Цөмийн энергийг бүтээлч байдлаар ашиглах чадвар ( цөмийн эрчим хүч), мөн устгах (атомын бөмбөг) зорилго нь сүүлийн 20-р зууны хамгийн чухал шинэ бүтээлүүдийн нэг болсон байж магадгүй юм. Яахав, өчүүхэн атомын гүнд нуугдаж буй тэр агуу хүч чадлын гол цөм нь цөмийн урвал юм.
Цөмийн урвал гэж юу вэ
Физик дэх цөмийн урвал нь харилцан үйлчлэлийн үйл явцыг хэлнэ атомын цөмөөр ижил төстэй цөмтэй эсвэл өөр өөр энгийн бөөмстэй байх ба үүний үр дүнд цөмийн бүтэц, бүтэц өөрчлөгдөнө.
Цөмийн урвалын багахан түүх
Түүхэн дэх анхны цөмийн урвалыг агуу эрдэмтэн Рутерфорд 1919 онд цөмийн задралын бүтээгдэхүүн дэх протоныг илрүүлэх туршилтын үеэр хийжээ. Эрдэмтэн азотын атомыг альфа тоосонцороор бөмбөгдөж, бөөмс мөргөлдөх үед цөмийн урвал явагдсан.
Энэ цөмийн урвалын тэгшитгэл ийм харагдаж байв. Цөмийн урвалыг нээсэн хүн бол Рутерфорд юм.
Үүний дараа эрдэмтэд олон тооны туршилтуудыг хэрэгжүүлсэн янз бүрийн төрөлцөмийн урвал, жишээлбэл, шинжлэх ухааны хувьд маш сонирхолтой бөгөөд чухал ач холбогдолтой зүйл бол Италийн нэрт физикч Э.Фермигийн хийсэн атомын цөмийг нейтроноор бөмбөгдсөний улмаас үүссэн цөмийн урвал байв. Тэр дундаа Ферми цөмийн хувирал нь зөвхөн биш байж болохыг олж мэдсэн хурдан нейтронууд, гэхдээ бас удаан, дулааны хурдаар хөдөлдөг. Дашрамд хэлэхэд, температурын нөлөөллөөс үүссэн цөмийн урвалыг термоядролын урвал гэж нэрлэдэг. Нейтроны нөлөөн дор цөмийн урвалын тухайд тэд шинжлэх ухаанд маш хурдан хөгжиж, ямар урвал явагддаг, энэ талаар уншина уу.
Цөмийн урвалын ердийн томъёо.
Физикт ямар цөмийн урвал байдаг вэ?
Ерөнхийдөө өнөөдөр мэдэгдэж байгаа цөмийн урвалыг дараахь байдлаар хувааж болно.
- атомын цөмийн хуваагдал
- термоядролын урвалууд
Доор бид тус бүрийн талаар дэлгэрэнгүй бичих болно.
Цөмийн хуваагдал
Атомын цөмийн задралын урвал нь атомын бодит цөмийг хоёр хэсэгт хуваах явдал юм. 1939 онд Германы эрдэмтэд О.Хан, Ф.Штрасман нар атомын цөмийн хуваагдлыг нээж, шинжлэх ухааны өмнөх үеийнхээ судалгааг үргэлжлүүлж, ураныг нейтроноор бөмбөгдөхөд дунд хэсгийн элементүүд үүсдэг болохыг тогтоожээ. үечилсэн хүснэгтМенделеев, тухайлбал цацраг идэвхт изотопуудбари, криптон болон бусад зарим элементүүд. Харамсалтай нь энэ мэдлэгийг эхлээд аймшигтай, хор хөнөөлтэй зорилгоор ашигласан бөгөөд хоёр дахь нь юм дэлхийн дайнмөн Герман, нөгөө талаас Америк, Зөвлөлтийн эрдэмтэд хөгжихийн төлөө уралдаж байв цөмийн зэвсэг(энэ нь ураны цөмийн урвал дээр үндэслэсэн) нь гутамшигтай "болов. цөмийн мөөг» гаруй Японы хотуудХирошима, Нагасаки.
Гэхдээ физик рүү буцах юм бол, ураны цөм хуваагдах үеийн цөмийн урвал нь ердөө л асар их энергитэй байдаг бөгөөд үүнийг шинжлэх ухаан ашиглаж чадсан юм. Ийм цөмийн урвал хэрхэн явагддаг вэ? Дээр дурдсанчлан, энэ нь ураны атомын цөмийг нейтроноор бөмбөгдсөний үр дүнд үүсдэг бөгөөд энэ нь цөмийг хувааж, 200 МэВ-ийн асар том кинетик энергийг үүсгэдэг. Гэхдээ хамгийн сонирхолтой нь нейтронтой мөргөлдсөний улмаас ураны цөмийн цөмийн задралын урвалын үр дүнд хэд хэдэн чөлөөт шинэ нейтронууд гарч ирдэг бөгөөд тэдгээр нь эргээд шинэ цөмтэй мөргөлдөж, хуваагдах гэх мэт. Үүний үр дүнд үүнээс ч олон нейтрон бий болж, тэдэнтэй мөргөлдөхөөс илүү олон ураны цөмүүд хуваагддаг - жинхэнэ цөмийн гинжин урвал үүсдэг.
Диаграм дээр ингэж харагдаж байна.
Энэ тохиолдолд нейтрон үржүүлэх хүчин зүйл нь нэгдлээс их байх ёстой, энэ нь шаардлагатай нөхцөлэнэ төрлийн цөмийн урвал. Өөрөөр хэлбэл, цөмийн задралын дараа үүссэн нейтроны дараагийн үе бүрт өмнөхөөсөө илүү байх ёстой.
Үүнтэй төстэй зарчмын дагуу бөмбөгдөлт хийх явцад цөмийн урвалууд нь бусад элементүүдийн атомуудын цөм хуваагдах үед ч тохиолдож болохыг тэмдэглэх нь зүйтэй бөгөөд энэ нь цөмийг янз бүрийн элементар бөөмсөөр бөмбөгдөж болно. Ийм цөмийн урвалын бүтээгдэхүүнүүд өөр өөр байх тул бид тэдгээрийг илүү нарийвчлан тайлбарлах болно, бидэнд бүхэл бүтэн шинжлэх ухааны монограф хэрэгтэй.
Термоядролын урвалууд
Термоядролын урвалууд нь хайлуулах урвал дээр суурилдаг, өөрөөр хэлбэл задралын эсрэг үйл явц явагддаг, атомын цөмүүд хэсэг хэсгээрээ хуваагддаггүй, харин бие биетэйгээ нийлдэг. Энэ нь бас их хэмжээний энерги ялгаруулдаг.
Нэрнээс нь харахад термоядролын урвалууд (термо-температур) зөвхөн маш хурдан явагддаг. өндөр температурӨө. Эцсийн эцэст хоёр атомын цөм нэгдэхийн тулд тэд маш ойртох ёстой ойр зайцахилгаан түлхэлтийг даван туулахын зэрэгцээ бие биедээ эерэг цэнэгүүд, энэ нь өндөр кинетик энерги байгаа тохиолдолд боломжтой бөгөөд энэ нь эргээд өндөр температурт боломжтой байдаг. Устөрөгчийн термоядролын урвалууд зөвхөн түүн дээр төдийгүй бусад оддод тохиолддоггүй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.
Цөмийн урвал, видео
Эцэст нь манай нийтлэлийн сэдэв болох цөмийн урвалын талаархи боловсролын видео.
Удаан хугацааны туршид хүмүүсийг элементүүдийн харилцан хувиргалт, илүү нарийвчлалтай, өөр өөр металлыг нэг болгон хувиргах тухай мөрөөддөг байсан. Эдгээр оролдлого нь дэмий хоосон болохыг ойлгосны дараа химийн элементүүдийн халдашгүй байдлын талаархи үзэл бодол бий болсон. Зөвхөн 20-р зууны эхэн үед цөмийн бүтцийг нээсэн нь элементүүдийг бие биедээ хувиргах боломжтой гэдгийг харуулсан боловч тийм биш юм. химийн аргууд, өөрөөр хэлбэл гадны нөлөө электрон бүрхүүлүүдатомууд, гэхдээ атомын цөмийн бүтцэд саад учруулах замаар. Энэ төрлийн үзэгдэл (болон бусад зарим нь) нь цөмийн урвалтай холбоотой бөгөөд тэдгээрийн жишээг доор авч үзэх болно. Гэхдээ эхлээд бид энэ хэлэлцүүлгийн үеэр шаардагдах зарим үндсэн ойлголтуудыг санах хэрэгтэй.
Цөмийн урвалын ерөнхий ойлголт
Нэг буюу өөр элементийн атомын цөм нь өөр цөм эсвэл зарим нэг энгийн бөөмстэй харилцан үйлчилдэг, өөрөөр хэлбэл тэдэнтэй энерги, импульс солилцдог үзэгдлүүд байдаг. Ийм процессыг цөмийн урвал гэж нэрлэдэг. Тэдний үр дүн нь бөөмийн найрлага дахь өөрчлөлт эсвэл тодорхой бөөмсийн ялгаралтаар шинэ цөм үүсэх явдал байж болно. Энэ тохиолдолд дараах сонголтууд боломжтой.
- нэг эргэх химийн элементнөгөө рүү;
- синтез, өөрөөр хэлбэл илүү хүнд элементийн цөм үүсдэг цөмүүдийн нэгдэл.
Түүнд орж буй бөөмсийн төрөл, төлөвөөр тодорхойлогддог урвалын эхний үе шатыг орох суваг гэж нэрлэдэг. Гаралтын сувгууд нь боломжит арга замуудҮүний дагуу урвал явагдах болно.
Цөмийн урвалыг бүртгэх дүрэм
Доорх жишээнүүд нь цөм болон энгийн бөөмс.
Эхний арга нь химийн салбарт хэрэглэгддэгтэй адил юм: эхний хэсгүүдийг зүүн талд байрлуулж, урвалын бүтээгдэхүүнийг баруун талд нь байрлуулна. Жишээлбэл, бериллий-9 цөм нь тохиолдсон альфа бөөмстэй (нейтрон нээх урвал гэж нэрлэгддэг) харилцан үйлчлэлийг дараах байдлаар бичнэ.
9 4 Be + 4 2 He → 12 6 C + 1 0 n.
Дээд индексүүд нь нуклонуудын тоог, өөрөөр хэлбэл бөөмийн массын тоог, доод индексүүд нь протоны тоог, өөрөөр хэлбэл атомын тоог заана. Зүүн ба баруун талын нийлбэрүүд давхцах ёстой.
Физикт ихэвчлэн хэрэглэгддэг цөмийн урвалын тэгшитгэлийг бичих товчилсон арга нь дараах байдалтай байна.
9 4 Be (α, n) 12 6 C.
Энэ тэмдэглэгээний ерөнхий хэлбэр нь: A (a, b 1 b 2 ...) B. Энд A нь зорилтот цөм; a - тохиолдсон бөөмс буюу цөм; b 1, b 2 гэх мэт нь гэрлийн урвалын бүтээгдэхүүн; B нь эцсийн цөм юм.
Цөмийн урвалын энерги
Цөмийн өөрчлөлтөд энерги хадгалагдах хууль (бусад хадгалалтын хуулиудын хамт) биелдэг. Энэ тохиолдолд урвалын оролт ба гаралтын суваг дахь бөөмсийн кинетик энерги нь амрах энергийн өөрчлөлтөөс шалтгаалан өөр өөр байж болно. Сүүлийнх нь бөөмсийн масстай тэнцүү тул урвалын өмнөх болон дараах массууд бас өөр байх болно. Гэхдээ системийн нийт энерги үргэлж хадгалагддаг.
Урвалд орж буй хэсгүүд ба түүнээс гарч буй хэсгүүдийн амралтын энергийн ялгааг нэрлэдэг эрчим хүчний гаралтба тэдгээрийн кинетик энергийн өөрчлөлтөөр илэрхийлэгддэг.
Цөмтэй холбоотой процессуудад гурван төрөл оролцдог үндсэн харилцан үйлчлэл- цахилгаан соронзон, сул, хүчтэй. Сүүлчийн ачаар цөм нь түүний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хооронд өндөр холболтын энерги зэрэг чухал шинж чанартай байдаг. Энэ нь жишээлбэл, цөм ба хоёрын хооронд хамаагүй өндөр байна атомын электронуудэсвэл молекул дахь атомуудын хооронд. Энэ нь мэдэгдэхүйц массын согогоор нотлогддог - нуклон масс ба цөмийн массын нийлбэрийн зөрүү нь үргэлж хэмжээгээр бага байдаг. энергитэй пропорциональхолболтууд: Δm = E St / c 2. Массын согогийг Δm = Zm p + Am n - M i энгийн томъёогоор тооцоолно, энд Z нь цөмийн цэнэг, А нь массын тоо, m p - протоны масс (1.00728 аму), m n - нейтроны масс (1.00866) amu), M i - үндсэн масс.
Цөмийн урвалыг тайлбарлахдаа уг ойлголтыг ашигладаг тодорхой энергихолбоо (өөрөөр хэлбэл нэг нуклон: Δmc 2 /A).
Эрчим хүч ба цөмийн тогтвортой байдал
Хамгийн их тогтвортой байдал, өөрөөр хэлбэл хамгийн өндөр тусгай холболтын энерги нь 50-аас 90 хүртэлх массын тоо бүхий цөм, жишээлбэл, төмрөөр ялгагдана. Энэхүү "тогтвортой байдлын оргил" нь цөмийн хүчний төвлөрсөн бус шинж чанартай холбоотой юм. Нуклон бүр зөвхөн хөршүүдтэйгээ харилцан үйлчилдэг тул цөмийн гадаргуу дээр дотроос нь сул холбогддог. Цөм дэх харилцан үйлчлэгч нуклонууд цөөхөн байх тусам холболтын энерги бага байдаг тул хөнгөн цөмүүд тогтвортой биш байдаг. Хариуд нь цөм дэх бөөмсийн тоо нэмэгдэхийн хэрээр протонуудын хоорондох Кулоны түлхэлтийн хүч нэмэгдэж, улмаар хүнд цөмийн холболтын энерги мөн буурдаг.
Тиймээс хөнгөн цөмийн хувьд хамгийн их магадлалтай, өөрөөр хэлбэл эрчим хүчний хувьд таатай нь тогтвортой цөм үүсэх нэгдэх урвалууд юм. дундаж жин, хүнд хүмүүсийн хувьд эсрэгээр задрал, задралын процессууд (ихэвчлэн олон үе шаттай) явагддаг бөгөөд үүний үр дүнд илүү тогтвортой бүтээгдэхүүн үүсдэг. Эдгээр урвалууд нь эерэг ба ихэвчлэн маш өндөр энергийн гарцаар тодорхойлогддог бөгөөд энэ нь холболтын энергийн өсөлтийг дагалддаг.
Доор бид цөмийн урвалын зарим жишээг авч үзэх болно.
Ялзрах урвал
Цөмд найрлага, бүтцэд аяндаа өөрчлөлт орж болох бөгөөд энэ үед альфа бөөмс эсвэл илүү хүнд бөөгнөрөл зэрэг цөмийн зарим элементар тоосонцор эсвэл хэлтэрхийнүүд ялгардаг.
Тиймээс альфа задралын үед, боломжтой улмаас квант туннель хийх, альфа бөөмс нь цөмийн хүчний боломжит саадыг даван туулж, эх цөмийг орхиж, улмаар буурдаг. атомын дугаар 2-оор, массын тоо нь 4-ээр. Жишээлбэл, альфа бөөмс ялгаруулж буй радий-226-ийн цөм нь радон-222 болж хувирдаг.
226 88 Ra → 222 86 Rn + α (4 2 He).
Радий-226 цөмийн задралын энерги нь ойролцоогоор 4.87 МэВ байна.
Бета задрал нь нуклонуудын тоо (массын тоо) өөрчлөгдөхгүйгээр, харин цөмийн цэнэг 1-ээр нэмэгдэж, буурч, антинейтрино эсвэл нейтрино, түүнчлэн электрон эсвэл позитрон ялгардаг. Цөмийн урвалын жишээ энэ төрлийннь фтор-18-ийн бета-нэмэх задрал юм. Энд цөмийн протонуудын нэг нь нейтрон болж, позитрон ба нейтрино ялгарч, фтор нь хүчилтөрөгч-18 болж хувирдаг.
18 9 K → 18 8 Ar + e + + ν e .
Фтор-18-ийн бета задралын энерги нь ойролцоогоор 0.63 МэВ байна.
Цөмийн хуваагдал
Хуваалтын урвалууд нь илүү их энерги гаргадаг. Энэ нь цөм нь ижил төстэй масстай (ихэвчлэн хоёр, ховор гурван) хэсгүүд болон зарим хөнгөн бүтээгдэхүүнүүдэд аяндаа эсвэл хүчээр задрах үйл явцын нэр юм. Цөм нь потенциал энерги нь анхны утгаас тодорхой хэмжээгээр хэтэрсэн тохиолдолд хуваагддаг бөгөөд үүнийг задралын саад гэж нэрлэдэг. Гэсэн хэдий ч хүнд цөмийн хувьд ч аяндаа үүсэх үйл явцын магадлал бага байдаг.
Энэ нь цөм нь гаднаас харгалзах энергийг хүлээн авах үед (бөөмийн бөөмийг цохих үед) ихээхэн нэмэгддэг. Нейтрон нь электростатик түлхэлтийн хүчинд өртдөггүй тул цөмд хамгийн амархан нэвтэрдэг. Нейтроны нөлөөлөл нэмэгдэхэд хүргэдэг дотоод энергицөм, энэ нь нарийсч, хуваагдах замаар гажигтай байдаг. Хагархай хэсгүүд нь нөлөөн дор хуваагдан нисдэг Кулоны хүч. Цөмийн задралын урвалын жишээг уран-235 нь нейтроныг шингээх замаар харуулав.
235 92 U + 1 0 n → 144 56 Ба + 89 36 Кр + 3 1 0 н.
Бари-144 ба криптон-89-д хуваагдах нь зөвхөн нэг юм боломжит сонголтуудураны задрал-235. Энэ урвалыг 235 92 U + 1 0 n → 236 92 U* → 144 56 Ba + 89 36 Kr + 3 1 0 n гэж бичиж болох ба энд 236 92 U* нь потенциал энерги ихтэй, өндөр өдөөгдсөн нийлмэл цөм юм. Түүний илүүдэл нь эх, охины бөөмийг холбох энергийн ялгааны хамт голчлон (80 орчим%) урвалын бүтээгдэхүүний кинетик энерги хэлбэрээр, мөн хэсэгчлэн хэлбэрээр ялгардаг. боломжит энергихуваагдлын хэсгүүд. Нийт эрчим хүчих хэмжээний цөмийн хуваагдал - ойролцоогоор 200 МэВ. 1 грамм уран-235-ын хувьд (бүх цөмүүд урвалд орсон гэж үзвэл) энэ нь 8.2 ∙ 10 4 мегажоуль болно.
Гинжин урвалууд
Уран-235, мөн уран-233, плутони-239 зэрэг цөмүүдийн хуваагдал нь нэг онцлогтой. чухал онцлог- урвалын бүтээгдэхүүнүүдийн дунд байх чөлөөт нейтронууд. Бусад цөмд нэвтэрч буй эдгээр бөөмс нь эргээд шинэ нейтрон ялгарснаар задралыг эхлүүлэх чадвартай байдаг. Энэ процессыг цөмийн гинжин урвал гэж нэрлэдэг.
Гинжин урвалын явц нь дараагийн үеийн ялгарах нейтроны тоог өмнөх үеийнхтэй харьцуулж байгаагаас хамаарна. Энэ харьцаа k = N i /N i -1 (энд N нь бөөмсийн тоо, i байна серийн дугаарүүсэх) -ийг нейтрон үржүүлэх хүчин зүйл гэж нэрлэдэг. к дээр< 1 гинжин урвалажиллахгүй байна. k > 1 үед нейтроны тоо, улмаар хуваагддаг цөмүүд нь нуранги шиг нэмэгддэг. Энэ төрлийн цөмийн гинжин урвалын жишээ бол дэлбэрэлт юм атомын бөмбөг. k = 1 үед процесс нь тогтвортой төлөвт явагддаг бөгөөд жишээ нь цөмийн реактор дахь нейтрон шингээгч саваагаар удирддаг урвал юм.
Цөмийн нэгдэл
Хамгийн их энерги ялгарах (нэг нуклон) нь гэрлийн цөмүүдийг нэгтгэх үед тохиолддог - нэгдэх урвал гэж нэрлэгддэг. Эерэг цэнэгтэй цөмүүд хариу үйлдэл үзүүлэхийн тулд Кулоны саадыг давж, зайд ойртох ёстой хүчтэй харилцан үйлчлэл, цөмийн өөрийн хэмжээнээс хэтрэхгүй. Тиймээс тэд маш өндөр кинетик энергитэй байх ёстой бөгөөд энэ нь өндөр температур (хэдэн арван сая градус ба түүнээс дээш) гэсэн үг юм. Ийм учраас хайлуулах урвалыг термоядролын урвал гэж бас нэрлэдэг.
Цөмийн нэгдлийн урвалын жишээ бол дейтерий ба тритий цөмийг нэгтгэх явцад нейтрон ялгарснаар гелий-4 үүсэх явдал юм.
2 1 H + 3 1 H → 4 2 He + 1 0 n.
Эндээс 17.6 МэВ энерги ялгардаг бөгөөд энэ нь нэг нуклонд ногдох ураны задралын энергиэс 3 дахин их байдаг. Эдгээрээс 14.1 МэВ-д тохиолддог кинетик энергинейтрон ба 3.5 МэВ - гелий-4 цөм. Нэг талаас дейтерий (2.2246 МэВ) ба тритий (8.4819 МэВ), нөгөө талаас гелий-4 (28.2956 МэВ) цөмүүдийн холболтын энергийн асар их зөрүүгээс ийм чухал утга бий болсон.
Цөмийн хуваагдлын урвалын үед цахилгаан түлхэлтийн энерги ялгардаг бол хайлуулах үед хүчтэй харилцан үйлчлэлийн улмаас энерги ялгардаг - байгальд хамгийн хүчтэй байдаг. Энэ нь ийм төрлийн цөмийн урвалын эрчим хүчний их гарцыг тодорхойлдог.
Асуудлыг шийдвэрлэх жишээ
235 92 U + 1 0 n → 140 54 Xe + 94 38 Sr + 2 1 0 n хуваагдах урвалыг авч үзье. Түүний эрчим хүчний гарц юу вэ? IN ерөнхий үзэлурвалын өмнөх ба дараах хэсгүүдийн амрах энергийн зөрүүг тусгасан түүний тооцооны томъёо нь дараах байдалтай байна.
Q = Δmc 2 = (m A + m B - m X - m Y + ...) ∙ c 2.
Гэрлийн хурдны квадратаар үржүүлэхийн оронд массын зөрүүг 931.5 дахин үржүүлж мегаэлектронвольтоор энергийн утгыг гаргаж болно. Томъёонд харгалзах утгыг орлуулах атомын масс, бид авах:
Q = (235.04393 + 1.00866 - 139.92164 - 93.91536 - 2∙1.00866) ∙ 931.5 ≈ 184.7 МэВ.
Өөр нэг жишээ бол синтезийн урвал юм. Энэ бол нарны энергийн гол эх үүсвэр болох протон-протоны мөчлөгийн нэг үе шат юм.
3 2 Тэр + 3 2 Тэр → 4 2 Тэр + 2 1 1 H + γ.
Үүнтэй ижил томъёог хэрэглэцгээе:
Q = (2 ∙ 3.01603 - 4.00260 - 2 ∙ 1.00728) ∙ 931.5 ≈ 13.9 МэВ.
Энэ энергийн гол хувь нь 12.8 МэВ-д байдаг энэ тохиолдолдгамма фотон руу.
Бид цөмийн урвалын хамгийн энгийн жишээнүүдийг л авч үзсэн. Эдгээр үйл явцын физик нь маш олон янз байдаг. Цөмийн урвалыг судлах, хэрэглэх нь их үнэ цэнэшиг практик талбар(эрчим хүч) болон суурь шинжлэх ухаанд.
– Цөмийн бүтэц, шинж чанар өөрчлөгддөг элементийн бөөмс эсвэл өөр цөмтэй харилцан үйлчлэх үйл явц. Жишээлбэл, цөмөөс энгийн бөөмсийн ялгаралт, түүний хуваагдал, өндөр энергитэй фотонуудын ялгаралт ( гамма туяа). Цөмийн урвалын нэг үр дүн бол дэлхий дээр байгальд байдаггүй изотопууд үүсэх явдал юм.
Атомыг хурдан бөөмсөөр бөмбөгдөх үед цөмийн урвал үүсч болно ( протонууд , нейтрон , ионууд , альфа тоосонцор ).
Илүү хэрэгтэй мэдээлэл By өөр өөр сэдэв- манай телерамд.
Цөмийн урвал
Хүний хийсэн анхны цөмийн урвалын нэг нь хийгдсэн РутерфордВ 1919 протоныг илрүүлэхийн тулд жил . Тухайн үед цөм нь үүнээс бүрддэг нь хараахан мэдэгдээгүй байв нуклонууд (протонуудТэгээд нейтрон). Олон элементүүдийг задлах явцад устөрөгчийн атомын цөм болох бөөмсийг олж илрүүлсэн. Туршилтын үндсэн дээр Рутерфорд энэ бөөм нь бүх цөмийн нэг хэсэг гэсэн таамаглал дэвшүүлэв.
Энэ хариу үйлдэл нь эрдэмтний нэгэн туршилтыг яг таг дүрсэлдэг. Туршилтанд хий илүү өндөр байна ( азот) бөмбөгдөж байна альфа тоосонцор (гелийн цөм), энэ нь азотын цөмийг устгадаг протон , хүчилтөрөгчийн изотоп болгон хувиргана. Энэ урвалын бичлэг дараах байдалтай байна.
Цөмийн урвалтай холбоотой асуудлыг шийдвэрлэхдээ тэдгээрийн үүсэх явцад дараахь нөхцөлүүд хангагдсан гэдгийг санах нь зүйтэй. сонгодог хуулиудхадгалах: цэнэглэх , өнцгийн импульс , импульс Тэгээд эрчим хүч .
Бас байдаг барион цэнэгийн хадгалалтын хууль . Энэ нь урвалд оролцож буй нуклонуудын тоо өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна гэсэн үг юм. Хэрэв бид хариу урвалыг харвал хэмжээ нь харагдаж байна массын тоо (дээрх дугаар) ба атомын дугаарууд l (доод) тэгшитгэлийн баруун ба зүүн талд ижил байна.
Дашрамд хэлэхэд! Манай бүх уншигчдад хямдрал зарлалаа 10% дээр.
Цөмийн тусгай холболтын энерги
Мэдэгдэж байгаагаар үндсэн хүчнүүдийн нэг нь цөм дотор түүний хэмжээтэй зайд ажилладаг. физик харилцан үйлчлэл – хүчтэй харилцан үйлчлэл . Үүнийг даван туулж, цөмийг нь "устгахын тулд" зайлшгүй шаардлагатай их тооэрчим хүч.
Цөмийн холболтын энерги - атомын цөмийг бүрэлдэхүүн хэсэг болгон хуваахад шаардагдах хамгийн бага энерги.
Аливаа атомын цөмийн масс нь түүний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн массаас бага байдаг. Цөм ба түүнийг бүрдүүлэгч нуклонуудын массын ялгааг нэрлэдэг массын согог:
Тоонууд З Тэгээд Н ашиглан хялбархан тодорхойлох боломжтой Үелэх хүснэгтүүд, мөн та үүнийг хэрхэн хийдэг талаар уншиж болно. Холболтын энергийг дараах томъёогоор тооцоолно.
Цөмийн урвалын энерги
Цөмийн урвалэрчим хүчний өөрчлөлтүүд дагалддаг. Урвалын энергийн гарц гэж нэрлэгддэг хэмжигдэхүүн байдаг бөгөөд томъёогоор тодорхойлогддог
Дельта М – массын согог, гэхдээ энэ тохиолдолд энэ нь цөмийн урвалын анхны болон эцсийн бүтээгдэхүүний хоорондох массын зөрүү юм.
Урвал нь энерги ялгарах, шингээх үед хоёуланд нь тохиолдож болно. Ийм урвалыг тус тусад нь гэж нэрлэдэг экзотермик
Тэгээд эндотермик
.
гоожих экзотермик урвал
, гүйцэтгэх шаардлагатай дараагийн нөхцөл: анхны бүтээгдэхүүний кинетик энерги нь урвалын явцад үүссэн бүтээгдэхүүний кинетик энергиээс их байх ёстой.
Эндотермик урвалхэзээ боломжтой тусгай холбох энергидахь нуклонууд анхны бүтээгдэхүүнэцсийн бүтээгдэхүүний цөмүүдийн тусгай холболтын энерги бага.
Цөмийн урвалын асуудлыг шийдэх жишээ
Тэгээд одоо хос практик жишээнүүдуусмалаар:
Хэдийгээр та одтой асуудалтай тулгарсан ч шийдвэрлэх боломжгүй асуудал байхгүй гэдгийг санах нь зүйтэй. Оюутны үйлчилгээ нь аливаа ажлыг гүйцэтгэхэд тань туслах болно.
Изомерийн шилжилт
Цөмийн урвал- бөөм эсвэл бөөмс мөргөлдөх үед шинэ цөм буюу бөөмс үүсэх үйл явц. Цөмийн урвалыг анх 1919 онд Рутерфорд ажиглаж, азотын атомын цөмийг α бөөмсөөр бөмбөгдөж, α бөөмсийнхөөс илүү хийн хүрээтэй хоёрдогч ионжуулагч хэсгүүд гарч ирснээр илрүүлж, протон гэж тодорхойлсон. Дараа нь үүлэн камер ашиглан энэ үйл явцын зургийг авсан.
Харилцааны механизмын дагуу цөмийн урвалыг хоёр төрөлд хуваадаг.
- нийлмэл цөм үүсэх урвал нь мөргөлдөх бөөмсийн кинетик энерги тийм ч өндөр биш (ойролцоогоор 10 МэВ хүртэл) явагддаг хоёр үе шаттай процесс юм.
- -д явагддаг шууд цөмийн урвал цөмийн цаг , бөөмс цөмийг гатлахад шаардлагатай. Энэ механизм нь голчлон бөмбөгдөлтийн бөөмсийн өндөр энергитэй үед илэрдэг.
Хэрэв мөргөлдөөний дараа анхны цөм ба бөөмс хадгалагдаж, шинээр үүсэхгүй бол цөмийн хүчний талбарт урвал нь уян хатан тархалт бөгөөд зөвхөн бөөмс ба зорилтот цөмийн кинетик энерги, импульсийн дахин хуваарилалт дагалддаг. гэж нэрлэдэг боломжит тархалт .
Цөмийн урвалын механизм
Нийлмэл цөм
Нийлмэл цөм үүсгэх урвалын механизмын онолыг 1936 онд Нильс Бор цөмийн дусал загварын онолын хамт боловсруулсан бөгөөд үндэс суурь нь болсон. орчин үеийн санаануудихэнх цөмийн урвалын тухай.
Энэ онолын дагуу цөмийн урвал хоёр үе шаттайгаар явагддаг. Эхэндээ анхны бөөмс нь дараа нь завсрын (нийлмэл) цөмийг үүсгэдэг цөмийн цаг, өөрөөр хэлбэл бөөмс цөмийг гатлахад шаардагдах хугацаа нь ойролцоогоор 10 −23 - 10 −21-тэй тэнцүү байна. Энэ тохиолдолд нийлмэл цөм нь нийлмэл цөм дэх нуклоныг холбох энерги болон түүний кинетик энергийн нэг хэсэг хэлбэрээр бөөмийн цөмд авчирсан илүүдэл энергитэй байдаг тул өдөөх төлөвт үргэлж үүсдэг. массын тоо бүхий зорилтот цөмийн кинетик энергийн нийлбэр ба инерцийн системийн төв дэх бөөмийн нийлбэртэй тэнцүү байна.
Өдөөлтийн энерги
Чөлөөт нуклоныг шингээхэд үүссэн нийлмэл цөмийн өдөөх энерги нь нуклоныг холбох энерги ба түүний кинетик энергийн нэг хэсгийн нийлбэртэй тэнцүү байна.
Ихэнх тохиолдолд үүнээс үүдэлтэй том ялгаацөм ба нуклонын массын хувьд цөмийг бөмбөгдөж буй нуклонын кинетик энергитэй ойролцоогоор тэнцүү байна.
Дунджаар холболтын энерги нь 8 МэВ бөгөөд үүссэн нийлмэл цөмийн шинж чанараас хамааран өөр өөр байдаг боловч өгөгдсөн зорилтот цөм болон нуклонуудын хувьд энэ утга нь тогтмол байна. Бөмбөгдөж буй бөөмийн кинетик энерги нь ямар ч байж болно, жишээлбэл, нейтроны цөмийн урвалыг өдөөх үед, потенциал нь Кулоны саадгүй бол утга нь тэгтэй ойролцоо байж болно. Тиймээс холбох энерги нь нийлмэл цөмийн хамгийн бага өдөөх энерги юм.
Урвалын сувгууд
Сэтгэл хөдлөлгүй төлөвт шилжих боломжтой янз бүрийн аргаар, дуудсан урвалын сувгууд. Урвал эхлэхээс өмнөх бөөмс, бөөмийн төрөл, квант төлөвийг тодорхойлно оролтын сувагурвалууд. Урвал дууссаны дараа үүссэн үр дүнгийн нийлбэр урвалын бүтээгдэхүүнба тэдгээрийн квант төлөвийг тодорхойлдог гаралтын сувагурвалууд. Урвал нь оролт, гаралтын сувгуудаар бүрэн тодорхойлогддог.
Урвалын сувгууд нь нийлмэл цөм үүсэх аргаас хамаардаггүй бөгөөд энэ нь нийлмэл цөм хэрхэн үүссэнийг "мартсан" тул нийлмэл цөм үүсэх, задрах явдал юм гэж үзэж болно бие даасан үйл явдлууд. Жишээлбэл, дараах урвалуудын аль нэгэнд өдөөгдсөн төлөвт нийлмэл цөм хэлбэрээр үүсч болно.
Дараа нь, өдөөх энерги нь ижил байвал энэ нэгдэл цөм нь эдгээр урвалын аль нэгэнд нь эсрэгээр ялзарч магадгүй бөгөөд энэ нь цөмийн үүссэн түүхээс үл хамаарах тодорхой магадлалтай байдаг. Нийлмэл цөм үүсэх магадлал нь зорилтот цөмийн энерги болон төрлөөс хамаарна.
Шууд цөмийн урвал
Цөмийн урвалын явцыг механизмаар дамжуулан хийх боломжтой шууд харилцан үйлчлэлҮндсэндээ энэ механизм нь бөөмийн нуклонуудыг чөлөөтэй гэж үзэж болох үед бөөмсийг бөмбөгдөх маш өндөр энергитэй үед илэрдэг. Шууд урвалууд нь нийлмэл цөмийн механизмаас үндсэндээ бөмбөгдөж буй хэсгүүдийн импульстэй харьцуулахад бүтээгдэхүүний бөөмсийн импульсийн векторуудын тархалтаар ялгаатай байдаг. Нийлмэл цөмийн механизмын бөмбөрцөг тэгш хэмээс ялгаатай нь шууд харилцан үйлчлэл нь тохиолдсон хэсгүүдийн хөдөлгөөний чиглэлтэй харьцуулахад урвалын бүтээгдэхүүний урагшлах чиглэлийн давамгайллаар тодорхойлогддог. Эдгээр тохиолдлуудад бүтээгдэхүүний хэсгүүдийн энергийн хуваарилалт бас өөр байна. Шууд харилцан үйлчлэл нь өндөр энергитэй бөөмсийн илүүдэлээр тодорхойлогддог. Цөмтэй мөргөлдөх үед нарийн төвөгтэй хэсгүүд(өөрөөр хэлбэл бусад цөмүүд), нуклоныг цөмөөс цөм рүү шилжүүлэх эсвэл нуклон солилцох процессууд боломжтой. Ийм урвал нь нийлмэл цөм үүсэхгүйгээр явагддаг бөгөөд тэдгээр нь шууд харилцан үйлчлэх бүх шинж чанартай байдаг.
Цөмийн урвалын хөндлөн огтлол
Урвалын магадлалыг гэж нэрлэгддэг зүйлээр тодорхойлно цөмийн хөндлөн огтлолурвалууд. Лабораторийн ажлын хүрээнд (зорилтот цөм амарч байгаа үед) нэгж хугацаанд харилцан үйлчлэлийн магадлал нь хөндлөн огтлолын үржвэр (талбайн нэгжээр илэрхийлсэн) ба туссан бөөмсийн урсгалын (тоогоор илэрхийлсэн) тэнцүү байна. нэгж хугацаанд нэгж талбайг гатлах хэсгүүдийн тоо). Хэрэв нэг оролтын сувагт хэд хэдэн гаралтын сувгийг хэрэгжүүлэх боломжтой бол гаралтын урвалын сувгуудын магадлалын харьцаа нь тэдгээрийн хөндлөн огтлолын харьцаатай тэнцүү байна. Цөмийн физикийн хувьд урвалын хөндлөн огтлолыг ихэвчлэн тусгай нэгжээр илэрхийлдэг - амбаар, 10 −24 см².
Урвалын гаралт
Урвалын тохиолдлын тоог байг бөмбөгдөж буй тоосонцрын тоонд хуваана цөмийн урвалын үр дүн. Энэ утгыг туршилтаар тодорхойлно тоон хэмжилт. Ургац нь урвалын хөндлөн огтлолтой шууд хамааралтай байдаг тул гарцыг хэмжих нь үндсэндээ урвалын хөндлөн огтлолын хэмжилт юм.
Цөмийн урвал дахь хадгалалтын хуулиуд
Цөмийн урвалын хувьд сонгодог физикийн бүх хадгалалтын хуулиудыг хангадаг. Эдгээр хуулиудад цөмийн урвал явагдах боломжид хязгаарлалт тавьдаг. Эрчим хүчний таатай үйл явц ч гэсэн аливаа хамгааллын хуулийг зөрчсөн тохиолдолд үргэлж боломжгүй зүйл болж хувирдаг. Нэмж дурдахад бичил ертөнцийн өвөрмөц байгаль хамгаалах хуулиуд байдаг; тэдгээрийн зарим нь мэдэгдэж байгаагаар үргэлж биелдэг (барионы тоо, лептоны тоо хадгалагдах хууль); Бусад хамгааллын хуулиуд (изоспин, паритет, хачирхалтай байдал) нь зарим үндсэн харилцан үйлчлэлд сэтгэл хангалуун бус байдаг тул зөвхөн тодорхой урвалыг дарангуйлдаг. Хамгаалалтын хуулиудын үр дагавар нь сонгон шалгаруулалтын дүрэм гэж нэрлэгддэг бөгөөд энэ нь тодорхой урвалын боломж эсвэл хоригийг илэрхийлдэг.
Эрчим хүч хэмнэх хууль
Хэрэв , , , нь урвалын өмнөх ба дараах хоёр бөөмийн нийт энерги бол энерги хадгалагдах хуулинд үндэслэнэ.
Хоёроос илүү бөөмс үүссэн тохиолдолд энэ илэрхийллийн баруун талд байгаа нэр томъёоны тоо үүнээс илүү байх ёстой. Нийт эрчим хүчбөөмс нь түүний амрах энергитэй тэнцүү байна Мак 2 ба кинетик энерги Э, Тийм учраас:
Урвалын "гаралт" ба "оролт" дахь бөөмсийн нийт кинетик энергийн ялгаа Q = (Э 3 + Э 4) − (Э 1 + Э 2) дуудсан урвалын энерги(эсвэл урвалын энергийн гарц). Энэ нь нөхцөлийг хангадаг:
Үржүүлэгч 1/ вЭнергийн балансыг тооцоолохдоо бөөмийн массыг энергийн нэгжээр (эсвэл заримдаа энергийг массын нэгжээр) илэрхийлэхдээ ихэвчлэн 2-ыг орхигдуулдаг.
Хэрэв Q> 0, дараа нь урвалыг суллах дагалддаг чөлөөт эрчим хүчгэж нэрлэдэг экзоэнергетик , Хэрэв Q < 0, то реакция сопровождается поглощением свободной энергии и называется дотоод энерги .
Үүнийг харахад амархан QБүтээгдэхүүний хэсгүүдийн массын нийлбэр нь анхны бөөмсийн массын нийлбэрээс бага үед > 0, өөрөөр хэлбэл, урвалд орж буй бөөмсийн массыг багасгах замаар л чөлөөт энерги ялгарах боломжтой. Мөн эсрэгээр, хэрэв хоёрдогч бөөмсийн массын нийлбэр нь анхны хэсгүүдийн массын нийлбэрээс давсан бол амралтын энергийг нэмэгдүүлэхийн тулд тодорхой хэмжээний кинетик энерги зарцуулсан тохиолдолд л ийм урвал боломжтой болно. шинэ бөөмсийн масс. Хамгийн бага утгаЭндоэнергетик урвал явагдах боломжтой бөөмийн кинетик энерги гэж нэрлэдэг босго урвалын энерги. Эндоэнергетик урвалыг бас нэрлэдэг босго урвал, учир нь тэдгээр нь босго хэмжээнээс доогуур бөөмсийн энергид тохиолддоггүй.
Импульс хадгалагдах хууль
Урвалын өмнөх хэсгүүдийн нийт импульс нь урвалын бүтээгдэхүүний хэсгүүдийн нийт импульстэй тэнцүү байна. Хэрэв , , , нь урвалын өмнөх ба дараах хоёр бөөмийн импульсийн векторууд байвал
Вектор бүрийг туршилтаар, жишээлбэл, соронзон спектрометрээр бие даан хэмжиж болно. Туршилтын өгөгдөл нь импульсийн хадгалалтын хууль нь цөмийн урвал болон бичил хэсгүүдийн тархалтын процесст хоёуланд нь хүчинтэй байгааг харуулж байна.
Өнцгийн импульс хадгалагдах хууль
Цөмийн хайлуулах урвал
Цөмийн хайлуулах урвал- шинэ, илүү хүнд цөм үүсгэхийн тулд хоёр атомын цөмийг нэгтгэх үйл явц.
Шинэ цөмөөс гадна хайлуулах урвалын үед дүрмээр бол янз бүрийн энгийн бөөмс ба (эсвэл) цахилгаан соронзон цацрагийн квантууд үүсдэг.
Нийлүүлэлтгүйгээр гадаад энергиЭерэг цэнэглэгдсэн цөмүүд нь электростатик түлхэлтийн хүчийг мэдэрдэг тул цөмийн нэгдэл нь боломжгүй юм - энэ нь "Куломын саад" гэж нэрлэгддэг. Цөмийг нэгтгэхийн тулд тэдгээрийг 10-15 м-ийн зайд ойртуулах шаардлагатай бөгөөд энэ үед хүчтэй харилцан үйлчлэлийн үйлдэл нь электростатик түлхэлтийн хүчийг давах болно. Хэрэв ойртож буй цөмүүдийн кинетик энерги Кулоны саадыг давсан тохиолдолд энэ нь боломжтой юм.
Ийм нөхцөл байдал хоёр тохиолдолд үүсч болно:
- Хэрэв бодисыг од эсвэл хайлуулах реакторт маш өндөр температурт халаавал. Кинетик онолын дагуу бодисын хөдөлгөөнт бичил хэсгүүдийн (атом, молекул эсвэл ион) кинетик энергийг температураар илэрхийлж болох тул бодисыг халаах замаар цөмийн нэгдэх урвалд хүрч болно. Энэ тохиолдолд тэд термоядролын нэгдэл эсвэл термоядролын урвалын тухай ярьдаг.
Термоядролын урвал
Термоядролын урвал- дулааны хөдөлгөөний кинетик энергийн улмаас хоёр атомын цөм нэгдэж шинэ, илүү хүнд цөм үүсэх.
Цөмийн нэгдлийн урвалын хувьд анхны цөм нь эерэг цэнэгтэй тул цахилгаан статик түлхэлтийг мэдэрдэг тул харьцангуй өндөр кинетик энергитэй байх ёстой.
Юуны өмнө тэдгээрийн дунд устөрөгчийн хоёр изотоп (дейтерий ба тритий) хоорондын урвалыг тэмдэглэх нь зүйтэй бөгөөд энэ нь дэлхий дээр маш түгээмэл тохиолддог бөгөөд үүний үр дүнд гели үүсч, нейтрон ялгардаг. Урвалыг дараах байдлаар бичиж болно.
+ эрчим хүч (17.6 МэВ).
Гарсан энерги (гелий-4 нь маш хүчтэй байдгаас үүдэлтэй цөмийн холбоо) кинетик энерги болж хувирдаг; ихэнх ньүүнээс 14.1 МэВ нь нейтроныг хөнгөн бөөмс болгон авч явдаг. Үүссэн цөм нь хоорондоо нягт холбоотой байдаг тул урвал нь маш их экзоэнергетик болдог. Энэ урвал нь хамгийн бага Кулон саад ба тодорхойлогддог их ургац, тиймээс тэр төлөөлж байна онцгой сонирхолудирдахад зориулагдсан термоядролын нэгдэл.
Фотоцөмийн урвал
Гамма квантыг шингээх үед цөм нь нуклонын бүрэлдэхүүнээ өөрчлөхгүйгээр илүүдэл энергийг хүлээн авдаг бөгөөд илүүдэл энергитэй цөм нь нийлмэл цөм юм. Бусад цөмийн урвалын нэгэн адил гамма квантыг цөмд шингээх нь зөвхөн шаардлагатай энерги ба эргэлтийн хамаарлыг хангасан тохиолдолд л боломжтой юм. Хэрэв цөмд шилжүүлсэн энерги нь цөм дэх нуклоныг холбох энергиээс давсан бол үүссэн нийлмэл цөмийн задрал нь ихэвчлэн нуклон, гол төлөв нейтрон ялгарах үед тохиолддог. Ийм задрал нь цөмийн урвалд хүргэдэг ба үүнийг гэж нэрлэдэг фотоцөм, мөн эдгээр урвалын нуклон ялгаралтын үзэгдэл нь цөмийн фотоэлектрик эффект.
Бусад
Цөмийн урвалыг бүртгэх
Цөмийн урвалыг атомын цөм ба элементийн бөөмсийн тэмдэглэгээг агуулсан тусгай томъёо хэлбэрээр бичдэг.
Эхний аргаЦөмийн урвалын томьёо бичих нь химийн урвалын томьёо бичихтэй төстэй, өөрөөр хэлбэл анхны бөөмсийн нийлбэрийг зүүн талд, үүссэн хэсгүүдийн (урвалын бүтээгдэхүүн) нийлбэрийг баруун талд бичиж, сум байрлуулна. тэдний хооронд.
Ийнхүү нейтроныг кадми-113 цөмөөр цацрагаар барьж авах урвалыг дараах байдлаар бичнэ.
Баруун болон зүүн талд байгаа протон ба нейтроны тоо ижил хэвээр байгааг бид харж байна (барионы тоо хадгалагдана). Үүнтэй адил зүйл хамаарна цахилгаан цэнэг, лептоны тоо болон бусад хэмжигдэхүүнүүд (энерги, импульс, өнцгийн импульс, ...). Сул харилцан үйлчлэлтэй зарим урвалын үед протонууд нейтрон болон эсрэгээр хувирч болох боловч тэдгээрийн нийт тоо өөрчлөгддөггүй.
Хоёрдахь аргаЦөмийн физикт илүү тохиромжтой тэмдэглэгээ нь хэлбэртэй байна A (a, bcd...) B, Хаана А- зорилтот цөм, А- бөмбөгдөгч бөөмс (цөмийг оруулаад), б, в, г, …- ялгарсан тоосонцор (цөмийг оруулаад), IN- үлдэгдэл цөм. Хөнгөн урвалын бүтээгдэхүүнийг хаалтанд, хүндийг нь гадна талд бичнэ. Тиймээс дээрх нейтрон барих урвалыг энэ хэлбэрээр бичиж болно.
Бага үед (< 1 МэВ),
средних (1-100 МэВ) и высоких (>100 МэВ) эрчим хүч. Ялгаа нь хөнгөн цөмд (зорилтот бөөм А< 50), ядрах ср.
массы (50 < А < 100) и тяжелых ядрах (А > 100).
I Хэрэв түүнд оролцож буй хоёр бөөмс нь цөмийн диаметрээс бага зайд (ойролцоогоор 10-13 см), өөрөөр хэлбэл цөмийн харилцан үйлчлэлийн хүч үйлчлэх зайд ойртож байвал цөмийн үүсч болно. цөмийг бүрдүүлэгч нуклонуудын хооронд. Хэрэв хоёулаа оролцогчид цөмийн бөөмсБөмбөгдөлт ба зорилтот цөм хоёулаа эерэг цэнэгтэй байдаг тул хоёр эерэг бөөмийн түлхэлтийн хүчээр бөөмс ойртохоос сэргийлдэг. цэнэгтэй бөгөөд бөмбөгдөж буй бөөм нь гэгдэх зүйлийг даван туулах ёстой. Кулоны боломжит саад. Энэ саадын өндөр нь бөмбөгдөж буй бөөмийн цэнэг болон зорилтот цөмийн цэнэгээс хамаарна. Дундаж тоогоор хариулах цөмийн хувьд. -ийн утгууд ба бөөмсийг +1 цэнэгтэй бөмбөгддөг бол саадны өндөр нь ойролцоогоор байна. 10 МэВ. Хэрэв цэнэггүй бөөмс () цөмийн процесст оролцвол Кулоны боломжит саад байхгүй бөгөөд цөмийн урвал нь бөөмсийн оролцоотойгоор үргэлжилж болно. дулааны энерги(өөрөөр хэлбэл дулааны чичиргээнд тохирсон энерги).
Цөмийн цөмүүд нь зорилтот цөмийг осолдсон бөөмсөөр бөмбөгдсөний үр дүнд биш, харин хатуу биет эсвэл гадаргуу дээр байрлах бөөмүүдийн хэт хүчтэй нэгдлээс (өөрөөр хэлбэл цөмийн диаметртэй харьцуулах боломжтой зайд ойртож) үүсдэг. (жишээлбэл, ууссан бөөмүүдийн оролцоотойгоор); Одоогийн байдлаар (1995) ийм цөмийн ("хүйтэн термоядролын нэгдэл") хэрэгжүүлэх талаар найдвартай мэдээлэл байхгүй байна.
I Цөм нь ердийн химийн нэгэн адил байгалийн ерөнхий хуулиудад захирагддаг. r-tion (мөн энерги, цэнэгийн хадгалалт, импульс). Үүнээс гадна цөмийн урвалын явцад тодорхой өвөрмөц нөлөөлөл үүсдэг. химид байдаггүй хуулиуд. р-ионууд, жишээлбэл, барион цэнэгийн хадгалалтын хууль (барионууд хүнд).
Плутонийн байг цөмөөр цацрагаар цацах үед Пу цөм Ку бөөм болж хувирах жишээнд цөмийн цөмийг бичиж болно.
Энэ бичлэгээс харахад зүүн ба баруун талын цэнэгийн нийлбэр (94 + 10 = 104) ба нийлбэр (242 + 22 = 259 + 5) тэнцүү байна. Учир нь химийн тэмдэг элемент нь түүний at-ыг тодорхой зааж өгдөг. тоо (цөмийн цэнэг), дараа нь бөөмсийн цэнэгийн цөмийн утгыг бичихдээ тэдгээрийг ихэвчлэн заадаггүй. Ихэнхдээ цөмийнх нь богино бичигдсэн байдаг. Ийнхүү 14 N цөмийн цацрагийн үед 14 С-ийн цөмийн үүсэхийг дараах байдлаар тэмдэглэв. арга зам: 14 N(n, p) 14 C.
Хаалтанд эхлээд бөмбөгдөж буй тоосонцор эсвэл квант, дараа нь таслалаар тусгаарлагдсан гэрлийн бөөмс эсвэл квантыг заана. Энэхүү бичлэгийн аргын дагуу (n, p), (d, p), (n, 2n) болон бусад цөмийн хэсгүүдийг ялгадаг..
Ижил бөөмс мөргөлдөх үед цөмийн бөөмсүүд салж болно. арга замууд. Жишээлбэл, хөнгөн цагааны объектыг цацрагаар цацах үед ул мөр гарч болно. цөмийн: 27 А1(n,) 28 А1, 27 А1(n, n) 27 А1, 27 А1(n, 2n) 26 А1, 27 А1(n, p) 27 Mg, 27 Al(n,) 24 Na ба гэх мэт мөргөлдөж буй бөөмсийн цуглуулгыг гэнэ. цөмийн оролтын суваг, цөмийн нэгний үр дүнд үүссэн бөөмс нь гаралтын сувгийг бүрдүүлдэг.
I Цөмийн урвал нь Q энерги ялгарах, шингээх замаар үргэлжилж болно. Хэрэв бид ерөнхийд нь цөмийн гэж A(a, b)B гэж бичвэл ийм тохиолдолд цөмийн эрчим хүчтэнцүү байна: Q = [(M A + M a) - (M b + M b)] x c 2, энд M нь оролцсон цөмийн бөөмсийн масс; c нь гэрлийн хурд юм. Практикт deltaM утгыг ашиглах нь илүү тохиромжтой байдаг (харна уу), дараа нь Q-г тооцоолох илэрхийлэл нь дараах хэлбэртэй байна: тохиромжтой байх үүднээс үүнийг ихэвчлэн килоэлектронвольтоор илэрхийлдэг (кеВ, 1 аму = 931501.59 кеВ = 1.492443 x). 10-7 кЖ).
Цөмийн энерги дагалддаг энергийн өөрчлөлт нь химийн урвалын үед ялгарсан эсвэл шингэсэн энергиэс 10 6 дахин их байж болно. r-tions. Тиймээс цөмийн цөмийн үед харилцан үйлчлэлцдэг цөмийн массын өөрчлөлт мэдэгдэхүйц болдог: ялгарсан эсвэл шингэсэн энерги нь цөмийн бөөмийн өмнөх ба дараах бөөмсийн массын нийлбэрийн зөрүүтэй тэнцүү байна. Цөмийн энергийг хэрэгжүүлэх явцад асар их хэмжээний энерги ялгаруулах боломж нь цөмийн үндэс суурь юм (харна уу). Цөмийн урвалд оролцож буй бөөмсийн энерги хоорондын хамаарал, түүнчлэн үүссэн бөөмсүүд хоорондоо нисэх өнцгийн хоорондын хамаарлыг судлах нь хэсэг юм. цөмийн физик- цөмийн системийн кинематик.
Цөмийн гаралт,өөрөөр хэлбэл, зорилтот нэгжийн талбайд (1 см 2) унасан цөмийн тоосонцрын тоо, бөөмийн тоонд харьцуулсан харьцаа нь ихэвчлэн 10 -6 -10 -3-аас хэтрэхгүй байна. Нимгэн зорилтот объектуудын хувьд (хялбараар бол нимгэн байг бай гэж нэрлэж болно, түүгээр дамжин өнгөрөх үед бөмбөгдөж буй бөөмсийн урсгал мэдэгдэхүйц сулрахгүй) цөмийн гарц нь зорилтот гадаргуугийн 1 см 2-т унасан хэсгүүдийн тоотой пропорциональ байна. байны 1 см 2-т агуулагдах цөмийн тоо, мөн үр дүнтэй цөмийн хөндлөн огтлолын утга. гэх мэт ослын бөөмсийн хүчирхэг эх үүсвэрийг ашиглах үед ч гэсэн цөмийн реактор, 1 цагийн дотор, дүрмээр бол цөөн хэдэн хүний нөлөөн дор цөмийн зэвсгийг олж авах боломжтой. мг шинэ цөм агуулсан. Ихэвчлэн нэг буюу өөр цөмийн байгууламжаас олж авсан бодисын масс мэдэгдэхүйц бага байдаг.
Бөмбөлөг бөмбөгдөлт.Цөмийн урвал явуулахын тулд n, p, дейтерон d, тритон т, бөөмс, хүнд (12 С, 22 Не, 40 Ар гэх мэт), e квантуудыг ашигладаг. Цөмийн үйл ажиллагаа явуулах эх үүсвэр (харна уу) нь: металлын холимог. байх ба тохиромжтой ялгаруулагч, ж.нь. 226 Ra (ампулын эх үүсвэр гэж нэрлэгддэг), нейтрон генераторууд, цөмийн реакторууд. Ихэнх тохиолдолд цөмийн энерги бага эрчим хүч (дулааны) хувьд илүү өндөр байдаг тул урсгалыг зорилтот чиглэлд чиглүүлэхээс өмнө бусад материалыг ашиглан ихэвчлэн удаашруулдаг. Удаан суурьтай тохиолдолд. Бараг бүх цөмийн үйл явц нь цацраг туяа авах явдал юм - цөмийн төрөл, учир нь цөмийн Кулон саад нь бөөмсийг гадагшлуулахаас сэргийлдэг. Нөлөөллийн дор гинжин урсгал үүсдэг.
Бөмбөлөг, дэйтрон гэх мэтийг бөмбөгддөг бол эерэг . цэнэгтэй бол бөмбөгдөж буй бөөм нь хурдасдаг өндөр энерги(хэдэн арван МеВ-ээс хэдэн зуун ГэВ хүртэл), задралыг ашиглан . хурдасгуурууд. Энэ нь цэнэглэгдсэн бөөм нь Кулоны боломжит саадыг даван туулж, цацрагийн цөмд ороход зайлшгүй шаардлагатай. Эерэг цэнэгтэй тоосонцор бүхий байг цацрагаар цацах үед макс. Дейтроныг ашиглан цөмийн гарцыг олж авдаг. Энэ нь дейтрон дахь холбох энерги харьцангуй бага, үүний дагуу ба хоорондын зай их байдагтай холбоотой юм.
Дейтроныг бөмбөгдөх бөөмс болгон ашиглах үед зөвхөн нэг нуклон нь цацрагийн цөмд нэвтрэн ордог - эсвэл дейтроны цөмийн хоёр дахь нуклон цааш нисдэг, ихэвчлэн осолдсон дейтеронтой ижил чиглэлд нисдэг. Осолдсон бөөмсийн харьцангуй бага энерги (1-10 МэВ) дээр дейтерон ба хөнгөн цөмүүдийн хооронд цөмийн туршилт хийснээр өндөр үр дүнтэй хөндлөн огтлолд хүрч болно. Тиймээс дейтронуудын оролцоотой цөмийн цөмийг зөвхөн хурдасгуур дээр хурдасгасан дейтроныг ашиглахаас гадна харилцан үйлчлэгч цөмийн хольцыг ойролцоогоор температурт халаах замаар хийж болно. 10 7 K. Ийм цөмийн бодисыг термоядрол гэнэ. IN байгалийн нөхцөлтэдгээр нь зөвхөн оддын гүнд л тохиолддог. Дэлхий дээрх термоядролын r-ионууд нь,
