og'ir ionlar ishtirokid kechadigaa n yadro...

9
20 ILG'OR TAJRIBA VA O'QITISH METODIKASI OG'IR IONLAR ISHTIROKIDA KECHADIGAN YADRO REAKSIYALARI Z.Kanokov, S.R.Polvonov, O'zbekiston MU dotsentlari, K.Qoraboyev, O'zbekiston MU talabasi Ushbu maqolada og'ir ionlar ta'sirida kechadigan jarayonlar bayon qilingan. Shuningdek, mazkur reaksiyalar xususiyatlari ham tavsiflangan. Tayanch so'zlar: yarim yemirilish davri, yadro reaksiyasi, siklotron, turg'unlik oroli, og'ir ionlar fizikasi, og'ir ionlar, neytron. This article describes the processes occurring under the action of heavy ions. Also describes the basic properties of such reactions. Keywords: half-life, nuclear reactions, cyclotron, an island of stability, heavy ion physics, heavy ions, neutron. В данной статье описаны процессы протекающий под действиям тяжелых ионов. Также описаны основные свойства таких реакций. Ключевые слова: период полураспада, ядерные реакции, циклотрон, остров стабильности, физика тяжелых ионов, тяжёлые ионы, нейтрон. Yadro reaksiyalari, radioaktiv parchalanish bilan bir qatorda atom yadrosi haqidagi asosiy ma'lumotlar manbai hisoblanadi. Yadro reaksiyasi deb mikrozarra yoki yadrolarning yadrolar bilan o'zaro ta'sirlanishi natijasida yadro ichki holati o'zgarishiga yoki yangi yadro hosil bo'lishiga aytiladi. Umumiy holda yadro reaksiyasini quyidagi ko'rinishda yozish mumkin: a + a ^ ь+b 2 +..., bu yerda va a 2 - reaksiyaga kiruvchi zarralar, b l , b 2 ... lar esa reaksiya natijasida hosil bo'luvchi zarralar yoki yadrolar. Yadro reaksiyalarning eng ko'p tarqalgan ko'rinishi bu oxirgi holatda ikkita zarra hosil bo'ladiganidir: a + A ^ b + B yoki qisqartirilgan holda A(a,b)B, bu yerda a - uchib kelayotgan zarra (yoki yadro), A - nishon yadro, b - hosil bo'lgan zarra. Reaksiya sodir qilayotgan zarra turiga bog'liq holda yadro reaksiyalarni ham turlarga bo'lish mumkin, ya'ni neytronlar, zaryadlangan zarralar va 2015/6 FIZIKA, МАТЕМАТИКА va INFORMATIKA

Upload: lythuy

Post on 28-Mar-2019

355 views

Category:

Documents


36 download

TRANSCRIPT

Page 1: OG'IR IONLAR ISHTIROKID KECHADIGAA N YADRO …uzfizika.uz/source/library/library_1469532592.pdf · ionlarning intensi dastasv olinadii Biro. oxirgq yillardi elektroa siklotron n rezonansini

20

I LG 'OR TAJRIBA VA O ' Q I T I S H METODIKASI

OG'IR IONLAR ISHTIROKIDA KECHADIGAN YADRO REAKSIYALARI

Z.Kanokov, S.R.Polvonov, O'zbekiston MU dotsentlari, K.Qoraboyev, O'zbekiston MU talabasi

Ushbu maqolada og'ir ionlar ta'sirida kechadigan jarayonlar bayon qilingan. Shuningdek, mazkur reaksiyalar xususiyatlari ham tavsiflangan.

Tayanch so'zlar: yarim yemirilish davri, yadro reaksiyasi, siklotron, turg'unlik oroli, og'ir ionlar fizikasi, og'ir ionlar, neytron.

This article describes the processes occurring under the action of heavy ions. Also describes the basic properties of such reactions.

Keywords: half-life, nuclear reactions, cyclotron, an island of stability, heavy ion physics, heavy ions, neutron.

В данной статье описаны процессы протекающий под действиям тяжелых ионов. Также описаны основные свойства таких реакций.

Ключевые слова: период полураспада, ядерные реакции, циклотрон, остров стабильности, физика тяжелых ионов, тяжёлые ионы, нейтрон.

Yadro reaksiyalari, radioaktiv parchalanish bilan bir qatorda atom yadrosi haqidagi asosiy ma'lumotlar manbai hisoblanadi. Yadro reaksiyasi deb mikrozarra yoki yadrolarning yadrolar bilan o'zaro ta'sirlanishi natijasida yadro ichki holati o'zgarishiga yoki yangi yadro hosil bo'lishiga aytiladi. Umumiy holda yadro reaksiyasini quyidagi ko'rinishda yozish mumkin:

a + a ^ ь+b2 +...,

bu yerda va a2 - reaksiyaga kiruvchi zarralar, bl, b2 ... lar esa reaksiya natijasida hosil bo'luvchi zarralar yoki yadrolar.

Yadro reaksiyalarning eng ko'p tarqalgan ko'rinishi bu oxirgi holatda

ikkita zarra hosil bo'ladiganidir: a + A ^ b + B yoki qisqartirilgan holda

A(a,b)B, bu yerda a - uchib kelayotgan zarra (yoki yadro), A - nishon

yadro, b - hosil bo'lgan zarra. Reaksiya sodir qilayotgan zarra turiga bog'liq holda yadro reaksiyalarni

ham turlarga bo'lish mumkin, ya'ni neytronlar, zaryadlangan zarralar va

2 0 1 5 / 6 FIZIKA, МАТЕМАТИКА va INFORMATIKA

Page 2: OG'IR IONLAR ISHTIROKID KECHADIGAA N YADRO …uzfizika.uz/source/library/library_1469532592.pdf · ionlarning intensi dastasv olinadii Biro. oxirgq yillardi elektroa siklotron n rezonansini

Z.Kanokov, S.R.Polvonov, K.Qoraboyev. Og'ir ionlar ishtirokida kechadigan yadro reaksiyalari 21

gamma-kvantlar ta'sirida bo'ladigan yadro reaksiyalar. Zaryadlangan zarralar ishtirokidagi yadro reaksiyalar ham o'z navbatida, quyidagi turlarga bo'linadi: protonlar, alfa-zarralar, deytronlar va og'ir ionlar ishtirokidagi yadro reaksiyalar. Oxirgi yillardagi tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, og'ir ionlar ishtirokidagi yadro reaksiyalarda olinadigan ma'lumotlar atom yadrosi xususiyatlarini o'rganishda katta turtki bo'lishi mumkin ekan. Shu sababli biz zamonaviy yadro fizikasining mazkur yo'nalishi bo'yicha o'quvchilarga batafsil ma'lumot bermoqchimiz.

Kirish Ikkita yadroning bitta tarkibiy yadroga qo'shilishi eng asosiy yadroviy jara-

yonlaridan biridir. Bu jarayon kinetik energiyasi taxminan 20 MeV/nuklon gacha tezlashtirilgan og'ir yadroning nishon yadro bilan to'qnashishida sodir bo'ladi. Tezlashtirilgan og'ir yadrolar bilan kechadigan birinchi tajribalarning o'zidayoq radioaktiv mahsulotlar hosil bo'lganligi qayd qilindi. Bu radioaktiv mahsulotlarni faqatgina to'qnashayotgan yadrolarning to'liq qo'shilish mexanizmi yordamida tushuntirib berish mumkin.

Oxirgi yillarda yadroning to'la qo'shilish jarayonini va hosil bo'lgan tarkibiy yadroni o'rganish tezlashtirilgan og'ir ionlar bilan kechadigan eng asosiy yadro - fizikaviy yo'nalishlardan biriga aylanib bo'ldi. Qirq yildan ko'proq vaqt davomida bu yo'nalish bo'yicha juda ko'p eksperimental natijalar yig'ildi. Uni tushuntirish uchun qator nazariy modellar yaratildi. Lekin to'qnashayotgan yadrolarning bitta tarkibiy yadroga birikishi hozirgacha to'liq yechilmagan muammolardan biri bo'lib qolmoqda. Yadrolarning to'la qo'shilish jarayoni asosiy mazmuni qo'shaloq yadro sistemasining shakllanishi bo'ladi va uning evolyutsiyasi sistemaning zaryad (massa) bo'yicha assimmetriyasining ortishi yo'nalishida bo'ladi. Bu usul yadrolarning to'la qo'shilish jarayonini tushuntirish uchun qo'llanilmoqda.

To'la qo'shilish jarayonida ishtirok etayotgan atom yadrosi kvant mexanik obyekt hisoblanadi va ularning o'zaro ta'siri kvant mexanikasi qonunlariga bo'ysunadi. Shu bilan birga har bir yadro tarkibiga juda ko'p nuklonlarning kirishi, massalarining kattaligi hamda mos ravishda de-Broyl to'lqin uzunligining juda kichikligi ularning o'zaro ta'sirini tushuntirishda makroskopik fizika tenglamalari va qonunlaridan foydalanish imkoniyatlarini ham beradi. Bizga ma'lumki, yadro proton va neytronlardan tashkil topgan murakkab kvantomexanik sistema. Yadrolarning to'la qo'shilishini yadrolarni qovushqoq yadro suyuqligidan tashkil topgan tomchiga o'xshatsak bo'ladi. Ikkita murakkab ko'p nuklonli yadro sistemasini bitta tarkibiy yadroga birlashishi bu juda murakkab kvant

FIZIKA, МАТЕМАТИКА va INFORMATIKA 2015/6

Page 3: OG'IR IONLAR ISHTIROKID KECHADIGAA N YADRO …uzfizika.uz/source/library/library_1469532592.pdf · ionlarning intensi dastasv olinadii Biro. oxirgq yillardi elektroa siklotron n rezonansini

22 ILG'OR TAJRIBA VA O'QITISH METODIKASI

mexanik masala hisoblanadi, lekin ikkita yadroni zaryadlangan suyuqlik tomchisi sifatida qo'shilish jarayonini makroskopik jihatdan analiz qilish ancha oson va qulay hisoblanadi.

Reaksiyada qatnashayotgan og'ir ionning de-Broyl to'lqin uzunligi yadroning radiusidan ancha kichik bo'lganligi uchun to'qnashayotgan yadrolarni xuddi klassik obyektlardek qarash imkonini beradi. Hozirgi kunda bu klassik makroskopik yo'ldan to'la qo'shilish modelida tarkibiy yadro hosil bo'lish kesimini va uning energiyaga bog'liqligini hisoblashda keng qo'llanilmoqda va u to'g'ridan to'g'ri kechadigan yadro reaksiyasi va oraliq yadro (kompound yadro) hosil qiluvchi reaksiya kabi ikkita turlicha jarayonlar orasidagi oraliq holatini egallaydi.To'g'ridan to'g'ri kechadigan yadro reaksiyasidagi kabi chuqur noelastik to'qnashishda reaksiyaning kirish va chiqish kanallari orasidagi kuchli bog'lanish saqlanadi. Chuqur noelastik to'qnashishda hosil bo'lgan yadrolarning massalar va zaryadlar taqsimoti dispersiyalari og'ir oraliq yadroning bo'linish bo'laklarining massa va zaryad taqsimotlari singari yetarlicha katta. Og'ir ionlar orasidagi o'zaro ta'sir potensialni aniqlash masalasi past energiyali yadro fizikasining muhim va oxirigacha yechilmagan muammolari hisoblanadi. Bir tomondan potensial haqida bilimlar yadroviy o'tish mexanizimini tushunish uchun zarur.

Og'ir ionlar bilan kechadigan to'la qo'shilish reaksiyalarini, birinchi navbatda, eksperimentatorlar yangi transuran elementlarini sintez qilib olish uchun foydalanishdi. Buning natijasida hamma yangi transuran elementlari (Z > 101) to'la qo'shilish reaksiyalarida sintez qilib olingan. Birinchi bo'lib 48Ca yadrosining 244Pu va 14%Cm yadrolari bilan to'la qo'shilishi natijasida yangi 114 va 116 elementlari sintez qilib olindi.

Og'ir ionlarning chuqur noelastik to'qnashishlarda bir vaqtning o'zida ham dinamik, ham statik qonuniyatlar namoyon bo'ladi. Hozirgi kunda keng miqyosdagi tajriba va nazariy izlanishlar natijalari asosida juda ko'p ma'lumotlarning yig'ilib qolganligiga qaramay biz quyi energiyalarda (10MeV/nuklon) og'ir ionlar bilan kechadigan yadro reaksiyalarining yagona mikroskopik manzarasini tuzishdan yiroqdamiz. Shu kabi kinetik energiyaning intensiv dissipasiyasining sabablarini tushuntirib beruvchi yagona mexanizum aniqlanmagan. Bu mavjud muammolarni hal qilishda ikkita murakkab yadrolarning to'qnashish to'la potentsiallarini aniqlash va hisoblash katta ahamiyatga ega bo'lgan dolzarb muammodir.

XX asr 50-yillari oxiri va 60-yillar boshlarida tezlatilgan og'ir ionlar dastalarining olinishi bilan yadro fizikasining yangi yo'nalishi - og'ir ionlar fizikasi

2015/6 FIZIKA, МАТЕМАТКА va INFORMATIKA

Page 4: OG'IR IONLAR ISHTIROKID KECHADIGAA N YADRO …uzfizika.uz/source/library/library_1469532592.pdf · ionlarning intensi dastasv olinadii Biro. oxirgq yillardi elektroa siklotron n rezonansini

Z.Kanokov, S.R.Polvonov, K.Qoraboyev. Og'ir ionlar ishtirokida kechadigan yadro reaksiyalari 23

yuzaga keldi. Og'ir ionlar fizikasi yordamida yechiladigan muhim muammo bu yuzlab nuklonlarga ega bo'lgan yadro sistemalari bilan kechadigan yirik masshtabli jarayonlarni tekshirishdir. Bu ikkita murakkab yadrolarning o'zaro ta'siri natijasida yangi yadro yoki yadro sistemalari hosil bo'ladi. Og'ir ionlar fizikasi yadro shakllarining juda katta o'zgarishlari bilan sistemaning turli erkinlik darajalari orasidagi energiyaning kuchli qayta taqsimlanishi bilan xarekterlanuvchi kollektiv yadro jarayonlarini o'rganishga imkon beradi. Faqatgina og'ir ionlar bilan yadro reaksiyasi stabillik chegarasi yaqinida yadro hosil qilishga va kimyoviy elementlarning ikkinchi yuzligi sohasiga kirishga katta imkon beradi. Ushbu mavzuda fanning bu qiziq sohasiga tegishli bo'lgan ayrim masalalar ko'rib chiqiladi.

Og'ir ionlarning zamonaviy tezlatgichlari Ikkita yadro o'rtasidagi yadro reaksiyasi sodir bo'lishi uchun ularning kulon

ta'sir energiyasini yengib o'ta oladigan energiya bilan to'qnashishi zarur. Kulon o'zaro itarish energiyasi esa quyidagicha aniqlanadi:

7 7 e2

E = 12 ( 1 ) coul R1 + R2 +p ( l )

bu yerda Z1e va Z2e- ikkita yadroning zaryadlari, R1 va R2 p- ularning radiuslari va - ularning sirtlari orasidagi masofa. Ionlar orasida kontakt bo'lgan vaqtda, ya'ni p=0 bo'lsa, ushbu Ag + Ar, U+U to'qnashishlar uchun kirish kulon potensialining qiymati mos ravishda 100 MeV va 700 MeV ni tashkil qiladi. Og'ir ionlar bu atomlarning ionlashishi natijasida hosil bo'lgan zaryadli zarrachadir. Atomlarni ionlashtirish maxsus ion manbalarida olib boriladi. Manbaga bu elementdan tashkil topgan modda qo'yiladi va juda yuqori temperatura (bir necha ming gradus) gacha qizdiriladi. Buning natijasida modda ionlashadi va plazmaga aylanadi. Shundan so'ng tezlatgich sistemasiga yo'naltiriladi. Hozirgi kunda og'ir ionlarni tezlashtiradigan tezlatgichlarning bir qancha turlari mavjud.

Birinchi marta og'ir ionlarni 1940-yilda amerikalik olim L.Alvares (L.Alvarez) tezlashtirgan. U og'ir ionlarni magnit qutblari diametri 37 dyum (93 sm) bo'lgan tezlatgichda amalga oshirgan. U sekundiga 1 04 zarracha bo'lgan uglerod ionlari dastasini olishga muvaffaq bo'lgan. Og'ir ionlarni tezlashtirish 50-yillardan so'ng jadal suratlar bilan rivojlanib ketdi va energiyasi 10 MeV/ nuklon gacha bo'lgan intensiv (sekundiga 1 011zarrachagacha) bo'lgan og'ir ionlar dastasini olishga muvaffaq bo'lindi.

FIZIKA, МАТЕМАТКА va INFORMATIKA 2015/6

Page 5: OG'IR IONLAR ISHTIROKID KECHADIGAA N YADRO …uzfizika.uz/source/library/library_1469532592.pdf · ionlarning intensi dastasv olinadii Biro. oxirgq yillardi elektroa siklotron n rezonansini

24 ILG'OR TAJRIBA VA O'QITISH METODIKASI

Akademik I.V.Kurchatov tashabbusi bilan akademik G.N.Flerov rahbarligi ostidagi bir qator fiziklar guruhi tomonidan Atom energiyalari instituti (Moskva) da 1,5 metrli siklotron qurildi. Unda XX asrning 50-yillarida uglerod, azot va kislorod ionlarini tezlashtirishga muvaffaq bo'lindi va og'ir ionlar bilan yadro reaksiyalarini tekshirish va transuran elementlar sintezi bo'yicha tajribalar o'tkazildi. Keyinchalik bu eksperimentlar Birlashgan yadro tadqiqotlari instituti (Moskva, Dubna) da akademik G.N.Flerov rahbarlik qilayotgan yadro reaksiyalari laboratoriyasida davom ettirildi va u yerda 1959-yili dunyodagi eng quvvatli bo'lgan og'ir ionlarning 300 santimetrli siklotroni yaratildi. Hozirgi vaqtda G.N.Flerov nomidagi birlashgan yadro tadqiqotlari inustitutining yadro reaksiyalari laboratoriyasida og'ir ionlarning dastalari U-400 va U-400M ulkan tezlatgichlarida olinmoqda. Ulardan U-400M siklotronini 1993-yilda ishga tushirishdi va u o'zining parametrlari bo'yicha og'ir ion tezlatgichlarining eng yaxshilardan biridir. Ionlar dastasi parametrlari (energiya va intensivlik) ko'pincha ularning boshlang'ich zaryadlari bilan aniqlanadi. Bundan tezlatgichlarning ion manbalariga qo'yiladigan talab kelib chiqadi. Bu talab shundan iboratki, ion manbalari maksimal zaryadli ionlarning yuqori intensivligini ta'minlashi kerak. Ko'p zaryadli ionlar manbani yaratishga Atom energiyalari instituti (AYI) da prof. L.A.Arsimovich rahbarligidagi mutaxassislar tomonidan erishildi. Ular tomonidan yaratilgan quvvatli qizdiruvchi katod yoyli manba elektronlardan deyarli to'liq holi bo'lgan, intensivligi sekundiga 1 01 4 zarragacha bo'lgan neongacha ionlarni olishga muvaffaq bo'lindi (ion toki kuchi yuzlab mikroamper). Manbalarning bu turi keyinchalik ham rivojlandi va hozirda ular yordamida tezlatgichlarda ksenongacha bo'lgan ko'p zaryadli ionlarning intensiv dastasi olinadi. Biroq oxirgi yillarda elektron siklotron rezonansini qo'llashga asoslangan ion manbalarining yangi turi paydo bo'lib, ular urangacha bo'lgan kuchli ionlashgan atomlar dastasini bera oladi.

Og'ir ionlarning tezlatgich texnikalari rivojlanayotgan asosiy yo'nalishlar tandem - generatorlar, chiziqli tezlatgichlar, sinxrotronlar va siklotronlarni yaratilishi bilan bog'liq. Bu tur tezlatgichlarning har biri o'zining afzalliklari va kamchiliklariga ega va albatta o'zining qo'llanish sohasiga ega.

Tandem-generatorlarning ishlash tamoyili ionlar tomonidan ikki tezlatuvchi oraliqni o'tishga va oraliqlar orasida ion zaryadi ishorasini o'zgartirishga asoslangan bo'lib, bu oraliqqa yuqori doimiy kuchlanish (30 MV gacha) qo'yilgan. Tandem-generatorlarining asosiy afzalligi ionlar dastasining yuqori energetik ajratishi ( AE / E ~10-4) hamda bu tezlatgichlarni yuqoriroq energiyali mashinalardan farqlovchi zarralar oqimining vaqt bo'yicha doimiyligidir.

2015/6 FIZIKA, МАТЕМАТКА va I N F O R M A T I K A

Page 6: OG'IR IONLAR ISHTIROKID KECHADIGAA N YADRO …uzfizika.uz/source/library/library_1469532592.pdf · ionlarning intensi dastasv olinadii Biro. oxirgq yillardi elektroa siklotron n rezonansini

Z.Kanokov, S.R.Polvonov, K.Qoraboyev. Og'ir ionlar ishtirokida kechadigan yadro reaksiyalari 25

Chiziqli tezlatgichlarda ionlar yuqori energiyaga o'zgaruvchan elektr maydon qo'yilgan ko'p sonli qator tezlatuvchi oraliqlardan ketma-ket o'tganida erishadi. Tezlatuvchi maydonning o'zgarishi ionlar harakati bilan shunday sinxronlashtirilganki, har bir oraliqda ion tezlatuvchi maydonga tushadi. Chiziqli tezlatgichlarda ionlarning qayta zaryadlanishi sistemasi qo'llanilib, ma'lum energayagacha tezlashtirilgandan keyin maxsus folgadan o'tgandan so'ng, o'zining zaryadini ko'paytiradi. Buning natijasida katta zaryadli ionlarni samarali tezlashishi yuz beradi. Chiziqli tezlatkichlar Mendeleyev jadvalidagi deyarli barcha elementlarni 10-20 MeV/nuklon energiyagacha tezlashtira oladi. Shuning bilan birga har qaysi tezlatuvchi seksiyalarda kuchlanishni oshirish elektr teshilish (proboy) bilan chegaralanadi. Chiziqli tezlatgichning o'lchamlarining kattalashishi esa sezilarli qiyinchilikka va chiziqli tezlatgichlarning qimmatlashuviga olib keladi.

Bunday muammolar siklotronda o'z yechimini topdi. Siklotronning soddalashtirilgan chizmasi 1-rasmda keltirilgan. Siklotronning vakuum kamerasi markazidagi zaryadlangan ionlar manbaidagi og'ir ionning injeksiyasidan keyin B induksiyali magnit maydon q zaryadli va m massali ionlarni aylanma trayektoriya bo'ylab harakatlanishiga majbur etadi. Ular o'zgaruvchan kuchlanish qo'yiladigan ikki yoki to'rtta duant orasidagi tirqish orqali har bir o'tishida energiya oladi va buning natijasida tezlashadi. Duantlarda o'zgaruvchan kuchlanish shunday tanlanadiki, yarim aylana bo'ylab uchish vaqtida kuchlanish qutblanganligi qarama-qarshisiga o'zgaradi. Tezlashishlar orasidagi oraliqda zarralar R = mv / (qB) raduisli о = v / R = qB / m burchak tezlikli yarim aylanani ifoda etadi va shuning uchun norelyativistik yaqinlashishda (ya'ni m doimiy hisoblanganda) tezlashish har bir oraliqda ta'minlanadi. Unda generator chastotasi

о qB u = — = — — . (2)

2n 2nm R raduisga yetganda zarracha ega bo'lgan energiya:

E=^=AL™ (3) 2m 2m

FIZIKA, МАТЕМАТКА va I N F O R M A T I K A 2015/6

Page 7: OG'IR IONLAR ISHTIROKID KECHADIGAA N YADRO …uzfizika.uz/source/library/library_1469532592.pdf · ionlarning intensi dastasv olinadii Biro. oxirgq yillardi elektroa siklotron n rezonansini

26 ILG'OR TAJRIBA VA O'QITISH METODIKASI

1-rasm. a-stiklotronning tezlashtiradigan kamerasining umumiy ko'rinishi bo'lib,

bu yerda D1, D2 -duantlar; b-stiklotronning sxemasi: 1-vakuum kamerasi;

2-tezlashtiruvchi elektrod; 3-ion manbai; 4, 5-boshlang'ich tezlatgichlar; 6-chiziqli

tezlatgich; 7-axromatik magnitiviy deflektor; 8-elektrostatik deflektor; 9-ionlar

dastasi; 10-ionlar magnit maydoni bilan ushlab turiladigan aylanma trayektoriya.

Hozirgi vaqtda siklotronlar o'lchamlari bo'yicha ham, og'ir ionlarni tezlatgichlar narxi bo'yicha ham qulaydir. Bu og'ir ionlar dunyoning ko'pgina ilmiy markazlarida, Dubna (BYaTI), Kan (Fransiya, GANIL), Michigan (AQSH, Universitet), Tokio (Yaponiya, RIKEN), Yavaskalo (Finlandiya, Universitet) va boshqa joylarda qo'llaniladi. Biroq, tezlashtirilgan og'ir ionlar energiyasi relyativistik samaralarni hisobga olmay bo'lmaydigan sathga erishganida, siklotron tezlatish tamoyili yaroqsiz bo'lib qoladi. Bu holda massa m zarra tezligi oshishi bilan oshadi, ya'ni m = m0 /-Jl - e 2 , bu yerda p = v/ c -

2015/6 FIZIKA, МАТЕМАТКА va I N F O R M A T I K A

Page 8: OG'IR IONLAR ISHTIROKID KECHADIGAA N YADRO …uzfizika.uz/source/library/library_1469532592.pdf · ionlarning intensi dastasv olinadii Biro. oxirgq yillardi elektroa siklotron n rezonansini

Z.Kanokov, S.R.Polvonov, K.Qoraboyev. Og'ir ionlar ishtirokida kechadigan yadro reaksiyalari 27

zarracha tezligining yorug'lik tezligiga nisbati). Agar bu zarracha harakati elektr maydon tebranishli fazada qolishini xohlasak, u holda tezlatish jarayonida ni yoki ni o'zgartirishimiz kerak. Birinchi variant fazotron (sinxrosiklotron) asosida, ikkinchisi esa sinxrotron asosida yotadi.

Yuqori energiyali dastalar olish uchun siklatronlarning o'lchamlari qo'llab bo'lmaydigan darajada bo'lib qoladi. Bu qiyin holatdan chiqish sinxrotron, yaroqli o'lchamlarga ega bo'lsa-da, quvvatli (kuchli) magnitlarni talab etmaydi. Sinxrotronda tezlatish jarayonida magnit maydon o'zgaradi. Dastlab katta bo'lmagan tezlatgich yordamida osonlikcha haydalgan og'ir ionlar sinxrotron ichiga injektrlanadi, uning magnit maydoni R raduisli halqadagina ta'sir etadi (1-b rasmga qarang). Sikl boshida tezlashish magnit maydon kuchlanganligini oshiradi, bunda zarrachalar doimo fazada bo'lishi uchun elektr tebranishlar chastotasi oshiriladi, so'ngra tebranishlar chastotasi v = rn/2n shunday o'zgaradiki, R raduisli halqada zarralar V tezlik bilan harakatlanishida V = coR munosabat bajariladi. Zaryadlangan zarralar energiyasi bir necha gega elektronvoltga (-3Gev) yetgandan keyin deyarli relyativistik bo'lib qoladi va ular tezligi deyarli yorug'lik tezligiga teng bo'ladi. Shundan keyin tebranish chastotasi fiksirlanadi.

Oxirgi vaqtgacha sinxrotronlar proton va elektronlarini tezlatish uchungina qo'llanilgan. Dubnada proton sinxrotronlari -10Gev, Brukxeyven (AQSH) -33Gev, Serpuxov (Rossiya)-76 Gev, Bataviya (AQSH) 500 Gev SERN (Shveysariya) -400Gev, electron sinxrotronlari DEZI (FRG) -30Gev Yerevan (Armaniston) -6.1 GeV, Kornell (AQSH) 12.2Gev, SEBAF (AQSH) -5 Gev XX asrning 80-yillarida og'ir ionlar sinxrotronlari birinchi bo'lib SERN (Shvesariya) da va GSI lar (darm- shtadt, FRG) da paydo bo'ldi va ular og'ir ionlarni bir necha yuz MeV/nuklon energiyagacha tezlatishga imkon beradi.

Og'ir ionlar bilan kechadigan reaksiyalarning xususiyatlari Murakkab yadrolar orasidagi o'zaro ta'sir yadro va elektromagnit ta'sir

kuchlari bilan aniqlanadi. Og'ir ionlarning katta elektr zaryadi va massasi reaksiya mexanizimida ham, hosil bo'layotgan yadro reaksiyasi mahsullarining xossalarida ham o'ziga xos qonuniyatlarga olib keladi. Og'ir ionlarning yadro bilan o'zaro ta'sirining asosiy xususiyatlar iuni ifodalash uchun klassik mexanika tassavurlarini qo'llashdir. Massasi m va tezligi v bo'lgan zarraning

h de-Broyil to'lqin uzunligi я = ifoda bilan aniqlanadi. Massa soni A va

mV energiyasi E (Mev/nuklon) bo'lgan ionlar uchun bu munosabat quyidagicha bo'ladi:

FIZIKA, МАТЕМАТКА va I N F O R M A T I K A 2015/6

Page 9: OG'IR IONLAR ISHTIROKID KECHADIGAA N YADRO …uzfizika.uz/source/library/library_1469532592.pdf · ionlarning intensi dastasv olinadii Biro. oxirgq yillardi elektroa siklotron n rezonansini

28 ILG'OR TAJRIBA VA O'QITISH METODIKASI

A M = A * . (4)

Bu munosabatdan ko'rinib turibdiki, E=15 Mev/nuklon bo'lgan 86Kr ionining to'lqin uzunligi 0.014 fm (1 fm=10-15m) ni tashkil etadi. Bu kattalik Kripton ioni raduisidan hamda bu ionlar o'zaro ta'sirlashayotgan yadroning o'lchamlaridan (masalan, 218U uchun R=7,4fm) ko'p marotaba kichik. Я yadro qatlami sirti qalinligi (1,5-2,0 fm), defarmatsiyalangan yadrodagi katta va kichik yarim o'qlar raduisi (1,0-1,5 fm) va yadro sirti tebranish amplitudasi (1-2 fm) dan bir necha marta kichik. Ionlar to'lqin uzunligi qiymatining ko'rsatilgan yadro parametrlariga nisbatan kichikligi og'ir ionlarning yadro bilan to'qnashishni ifodalashda klassik mexanika tenglamalaridan foydalanishga imkon beradi. Masalan, elektromagnit va yadro kuchlari ta'siridagi og'ir ionlarning harakatini klassik tenglamalar yordamida ko'rib chiqish mumkin. Yadro maydonida ion harakati haqidagi klassik tassavurlarning qo'llanish chegarasi bo'lib odatda o'lchamsiz parametr xizmat qiladi. U ion va yadrolar to'qnashishiga ular orasidagi maksimal masofaning ion to'lqin uzunligiga nisbatini bildiradi:

b Bu yerda £ = — - burchak moment bo'lib, u b to'qnashish parametrining

Я л ionning to'lqin uzunligiga nisbati bilan aniqlanadi. Klassik tasavvurlar n >> l bo'lganda o'rinlidir. Og'ir ionlarning yadro bilan o'zaro ta'siri murrakab yadro jarayoni bo'lib, ikkita o'zaro ta'sirlashuvchi yadrolarning tarkibiy tuzilishini to'liq qayta tuzilishiga olib keladi. Bunda sifat jihatdan yangi yadro hosil bo'lishiga olib keluvchi yadro reaksiyalar ochiladi. Og'ir ionlar bilan reaksiya stabillik chizig'idan uzoqlashgan yadrolarni olishning samaraliroq usuli hisoblanadi.

Adabiyotlar: 1. Bekjonov R.D. Atom yadrosi va zarralar fizikasi. T., O'qituvchi, 1994. 2. Muminov T.M., Xoliqov A.B., Xolmurodov Sh.X. Atom yadrosi va zarralar fizikasi. T.: O'zbekiston faylasuflar jamiyati, 2009. 3. Гангрский Ю.П., Оганесян Ю.Ц., Пенионжкевич Ю.Э., Тер-Акопъян Г.М. Ядерные реакции с тяжелыми ионами. М.: МГИФИ, 1995. 4. Волков В.В. Ядерные реакции глубоконеупругих передач. М.: Энергоиздат, 1982. 5. Валантэн Л. Субатомная физика: Ядра и частицы. М.: Мир, 1986.

2015/6 FIZIKA, МАТЕМАТКА va I N F O R M A T I K A