Yadroning tarkibiy qismi

Yadro zaryadi va massasi
Atom yadrosi turg‘un (barqaror), yoki radioaktiv bo‘lishi mumkin. Bu yadrolar massa soni A, elektr zaryadi Z, massasi M, massasiga bog‘liq to‘la bog‘lanish energiyasi E_b, radiusi (o‘lchami) R, spini I, magnit momenti , elektr kvadrupol momenti Q, izotopik spini T va shu yadroning to‘lqin funksiyasiga xos bo‘lgan juftligi R bilan xarakterlanadi. Radioaktiv yadrolar yana yemirilish turi, yarim yemirilish davri, yemirilish natijasida hosil bo‘lgan , ,  nurlarning energiyasi bilan ham xarakterlanadi.
Atom yadrolari yana o‘zlarining energetik holatlari bilan xarakterlanib, eng kichik energiyali holatiga yadroning asosiy holati va undan yuqori energiyaga ega bo‘lgan holatlarga o‘yg‘ongan holatlar deb ataladi. Yuqorida sanab o‘tilgan yadro xususiyatlarining deyarli hammasi yadroning asosiy ham o‘yg‘ongan holatlari uchun xosdir. Massa soni A va zaryadi Z dan tashqari hamma xususiyatlari holat energiyasi o‘zgarganda o‘zgarishi mumkin. O‘yg‘ongan holatdagi yadro xususiyatlariga yana yadroning bir energetik holatdan ikkinchisiga o‘tish usuli, yadroviy reaksiyalar ko‘rilganda zarraning yadro bilan yoki yadrolarning o‘zaro ta’sirlashish kesimi va yadroviy reaksiyalarda ajralgan energiya, ikkilamchi zarralarning burchak taqsimoti va boshqa kattaliklar bilan xarakterlanadi.


Massa soni, atom yadrosining zaryadi va massasi.

Atom yadrosi proton va neytrondan tashkil topganligi aniqlangach, protonlar soni Z va neytronlar soni N birgalikda massa soni A deb atala boshlandi. A=Z+N . Barcha yadroviy reaksiyalarda massa soni saqlanadi. Bunga nuklonlar yoki barion soni saqlanishi deb ham ataladi.

M: - kimyoviy belgisi,
A - massa soni,
Z - yadro zaryadi
- Geliyda massa soni 4, zaryadi 2, neytronlari 2.
Kislorodda massa soni 16, zaryadi 8, neytronlari 8.
Uranda massa soni 235,zaryadi 92,neytronlari 143 ta.
Massa soni, massa atom birligida hisoblangan yadro massasidan 1% largacha farq qilishi mumkin.
Atom yadrosining yana muhim xususiyati zaryaddir. Yadro zaryadi yadroni tashkil etgan zarralar zaryadlari yig‘indisiga teng bo‘lishi kerak.
Yadro proton va neytronlardan iborat ekan, neytron zaryadsiz neytral zarra. U xolda yadro zaryadi protonlar zaryadlari yig‘indisiga teng bo‘ladi. Proton zaryadi musbat miqdor jihatdan elektron zaryadiga teng: e=1,6*10^-19Kl. Shunday qilib, tartib nomeri Z bo‘lgan biror element atomining yadrosi Ze zaryadga ega.
M: - vodorod yadrosi uchun Z=1 zaryad mikdori +e.
-geliy yadrosi uchun Z=2 zaryad miqdori +2e
-kislorod yadrosi uchun Z=8 zaryad miqdori +8e
-uran yadrosi uchun Z=92 zaryad miqdori +92e.
Yadro zaryadi yadroda protonlar sonini xarakterlaydi, lekin yadroda zaryad taksimotini anglatmaydi.
Yadro zaryadi yadrodagi protonlar soniga o‘z navbatida atom qobig‘idagi elektron soni (atom har doim neytral bo‘lgani uchun) yoki Mendeleyevning elementlar davriy sistemasidagi tartib raqamiga teng.
1). Zaryadini aniqlashning ko‘pgina usullari mavjud. Jumladan, 1913 yilda ingliz olimi Mozli qonuniga ko‘ra. Bunda yadro zaryadi bu yadro atomi qobig‘idan chiqayotgan xarakteristik rentgen nurlar chastotasi  orasidagi boq’lanish
ga ko‘ra aniqlash mumkin.
Xarakteristik rentgen nurlanishi atomning ichki (masalan, K,L,M va h.k.) qobiqlarida hosil bo‘lgan bo‘sh o‘rinlarni yuqori qobiqdagi elektronlar egallaganda hosil bo‘lar edi. Nurlanish seriyalardan iborat bo‘lib, berilgan nurlanish seriyasi uchun A va B o‘zgarmas koeffisiyentlar element turiga boq’liq emas. Demak, A va B koeffisiyentlar ma’lum bo‘lsa, xarakteristik rentgen nurlanish chastotasini () tajribada o‘lchab, elementning tartib nomeri Z ni aniqlash mumkin.
2). Atom yadrosining zaryadini 1920 yilda Chadvik qo‘llagan usuli bilan ham aniqlash mumkin. Bunda -zarralarning yupka metal yaproqcha (plyonka) lardan sochilishi uchun Rezerford keltirib chiqargan formuladan foydalaniladi:
(1.4)
bunda: dN –  burchak yo‘nalishidagi d fazoviy burchak ichida sochilgan -zarralar soni.
N_– zarralarning dastlabki soni,
n – muhitning hajm birligidagi yadrolar soni,
d – muhit qalinligi.
Berilgan radioaktiv preparat uchun -zarralarning tezligi υ- ma’lum. Rezerford tajribasi (formulasi 1) yordamida sochilgan -zarrachalarni hisoblab, sochuvchi yadro zaryadini topish mumkin.
3) Elektr zaryadining miqdori barcha yadro jarayonlarida saqlanadi. Bunga elektr zaryadining saqlanish qonuni deb ataladi. Shunga ko‘ra yadro reaksiyalari va yemirilishlarida zaryad balansiga ko‘ra aniqlash mumkin.
Yadro massasi. Massa moddiy ob’ektning eng muhim xususiyatlardan biri bo‘lib, jismning inersiya, gravitasiya va energiya o‘lchamlari bo‘lib xizmat qiladi. Yadro massasi atom massasi birligida o‘lchanadi. Ma’lumki, atom neytral holatda bo‘ladilar. Bir massa atom birligi ¹²S massasining 1\12 qismi olingan.

Eynshteyn qarashiga ko‘ra massa bilan energiya orasidagi bog‘lanish qonuniga asosan har qanday M massali ob’ektga shu massaga mos E=mc² energiya va aksincha, E energiyaga m=E\s² tenglik bilan ifodalanuvchi massa to‘g‘ri keladi.
1 m.a.b.ga mos keluvchi energiya

Yadro fizikasida massa va energiya eV (elektronvolt) larda o‘lchaniladi.
yoki

1eV-dan katta birliklari keV, MeV, GeV va h.
1 keV = 10³ eV
1 MeV = 10⁶ eV
1 GeV = 10⁹ eV mavjud.
Nisbiylik nazariyasiga asosan massa bilan tezlik orasidagi bog‘lanish.
(1.5)
Bu yerda m va m₀-υ tezlik bilan harakat qilayotgan va tinch holatdagi jismlar massasi.
Relyativistik mexanikaga asosan υ tezlik bilan harakat qilayotgan jismning to‘la energiyasi E=m₀c²+T bo‘ladi, bunda m₀c² jismning tinch holatdagi energiyasi, T-uning kinetik energiyasi
Ikkinchi tomondan
(1.6)
bo‘lgani uchun harakatdagi jismning kinetik energiyasi.
(1.7)
Yadro fizikasida yana quyidagi formula ham ishlatiladi.
(1.8)
Bu formulada
M-massali jismning relyativistik impulsidir uni E=Mc²dan keltirib chiqarish mumkin.
Haqiqatan

Relyativistik holat uchun kinetik energiya T va impulsi P orasidagi bog‘lanishni (1.7), (1.8) formulalarga ko‘ra keltirib chiqarish mumkin.
kvadratga ko‘tarsak
(1.9)
Atom yadrosi nuklonlardan iborat murakkab sistema bo‘lgani uchun uning energiyasi nuklonlar ichki harakat energiyasi bilan belgilanadi. Nuklonlar ichki harakat energiyasi qancha katta bo‘lsa, shuncha tinch holat massasi M₀=E/c² katta bo‘ladi. Yadro asosiy holatiga tinch holat massaning va energiyaning eng minimal qiymati mos keladi. Ya’ni nuklonlar harakatining minimum harakati (chastotasi) asosiy holat deyiladi. Yadro tashqaridan energiya qabul qilsa, energiyasi oshadi natijada yadro diskret o‘yg‘ongan E₁, E₂,.., holatlarga o‘tadi mos ravishda massasi ham ga oshadi. (1-rasm).