OʻZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA OʻRTA MAXSUS TA’LIM VAZIRLIGI GULISTON DAVLAT UNIVERSITETI Qoʻlyozma huquqida FIZIKA KAFEDRASI Mutaxassislik: 5A140202- Fizika yo’nalishlar bo’yicha(optika, molekulyar optika, magnit optika) XAMIDOV TURSUNALI OLIMJON OʻGʻLINING “10B YADRONING (p+9Be) KONFIGURATSIYA UCHUN BOGʻLANGAN HOLATLAR TOʻLQIN FUNKSIYALARI” MAVZUSIDAGI MAGISTRLIK DISSERTASIYA (magistr akademik darajasini olish uchun) Ish koʻrildi va himoyaga tavsiya etildi.Magistratura boʻlimi boshlig’i: _________ “Fizika” kafedrasi mudiri: ________ Dissertasiya dastlabki himoyasi __________ _ _kafedrasida himoyadan oʻtdi _____sonli bayonnoma “______” “__________” 2021 y. GULISTON-2021 Magistrlik dissertatsiya ishi mavzusi Guliston davlat universitetining “___” _________20__yildagi rektorning №_____ sonly buyrugʻi bilan tasdiqlangan. Davlat attestatsiya komissiyasining “___” sonly yigʻilishida muhokama qilindi va “____” ball bilan ___________baholandi. Magistrlik dissertatsiya ishi “Axborot texnologiyalar” fakultetining 2021 yil “_____” “____________” dagi “_______” sonly Ilmiy kengashi qarori bilan davlat attestatsiya komissiyasiga himoya qilish uchun tavsiya etildi. Fakultet dekani: A.A.Qalandarov Magistrlik dissertatsiya ishi “Matematika” kafedrasining 2021 yil “_____” “____________” dagi “_______” sonly yig’ilishida muhokama qilindi va himoya qilish uchun tavsiya etildi. Kafedra mudiri: D.X.Turdiboyev Magistrlik dissertatsiya ishi bajaruvchisi “5A140202- Fizika yo’nalishlar bo’yicha” mutaxassisligi bitiruvchisi 4-19M-M guruh magistranti………………. Ilmiy rahbar: S.B.Igamov 2 Annotatsiya 10 B yadrosining bog`langan holatlari Wood-Saxon yadroviy potensiali kesimida tadqiq qilindi. Bog`langan holat to`1qin funksiyalari hisoblab topildi. Ular yordamida har bir bog`langan holat uchun yadro radiusi aniqlandi. Natijalar uyg`ongan holatlar energiya satxining oshib borishi bilan 10 B yadrosida (p+9Be) klaster strukturaning namoyon bo`lishligi kuchayib borishini ko`rsatdi. Annotation The bound states of the 10 B nucleus were studied using the Wood-Saxon nuclear potential. The bound state wave functions were calculated. They were used to determine the radius of the nucleus for each bound state. The results showed that the appearance of the cluster structure in the core 10 B (p + 9Be) increases with increasing energy level. MUNDARIJA № 3 5 Kirish I BOB 8 YADRO TUZILISHI. YADRO KLASTERLARI. 1.1. Asosiy kvant fizikasi tushunchalar yordamida ishchi formulani aniqlash. 8 1.2. Yadro va uning holatini tavsiflovchi asosiy tushunchalar, modellar va potensiallar. 25 1.3. Klasterlanish va yadrolarda klaster strukturalarning hosil bo`lishi. 41 II. BOB 10 B YADRONING (p+9Be ) KONFIGURATSIYA UCHUN BOG`LANGAN HOLAT TOʻLQIN FUNKSIYA TENGLAMASINI ANIQLASH. 2.1 10 2.2 𝑝+ III BOB 10 3.1 Fortran tilida hisoblash dasturi 57 3.2 Natijalarni olish 61 Xulosa 66 Foydalanilgan adabiyotlar 67 50 B yadrosining mavjud bogʻlangan holatlari va ularning tavsiflari. 9 50 𝑝𝑝 konfiguratsiya uchun Shredinger tenglamasi. B YADRONING (p+9BE ) KONFIGURATSIYA UCHUN BOGʻLANGAN HOLAT TOʻLQIN FUNKSIYASINI HISOBLASH 54 57 KIRISH 4 1911-yili Ernest Rezerford o`zining alfa zarralar bilan metal folgani bombardimon qilishga bag`ishlangan mashhur tajribasi bilan atomning planetar modelini yaratdi, ya`ni atomni Quyosh tizimiga qiyosladi. Ushbu modelga muvofiq atom markazda atomning 99,9 foizdan ziyod massasini o`zida jamlagan qal`a singari mustahkam yadro atrofida esa har bittasi o`z orbitasida aylanayotgan eletronlardan tashkil topgan bo`lib chiqdi. Keyingi, yadroni parchalash bilan bog`liq tadqiqotlar yadroning proton va neytronlardan tashkil topganini ko`rsatdi. Shunday qilib, yadro proton va neytronlardan tashkil topgan, ularning massalari deyarli teng, proton bitta electron zaryadiga teng musbat zaryadlangan, neytron esa neytral zarracha. Proton va neytronlar o`ta og`ir zarrachalar bo`lib, elektron massasidan tahminan 1840 marta og`irdir. Yadrononing tarkibida bu zarrachalar yadroviy kuchlar deb atalmish maxsus, qisqa masofada o`ta kuchli bo`lgan tortishish kuchlari bilan bir-birini tortib ushlab turadilar. Yadroviy kuchlarga javob beradigan yadroviy potensiallarning aniq ko`rinishi shu kungacha fanda aniqlanmangan, biroq turli-tuman yadroviy reaksiyalarni tushntira oladigan, va hozirgi kunda keng tarqalgan ba`zi birlarining empiric ko`rinishlari aniqlangan. Ulardan eng ko`p tarqalganlari: Vud-Sakson potensiali va Yukava potensiali. Yadroviy ta`sir potensiallari odatda markaiziy simetrik bo`ladi. Bu degani, yadro tarkibidagi nuklonlar (protonlar va neytronlarning umumiy nomi) yaro markazi atrofidagi alohida orbitalarda yakkalshgan holda, ba`zay juftlashgan holda harakat qiladilar degani. Ammo ko`plab yadroni parchalash bilan boradigan yaroviy reaksiyalar yadroning tarkibida nuklonlar klasterlangan, ya`ni energetik qulay bo`lgan guruhlangan (masalan, deytron, alfa zarra va undan ham yuqori tartibli yadrolar ko`rinishida) holatlarda bo`lishligini ko`rsatayapti. Bunday yadrolar odatda tashqi simmetrik ko`rinishini yo`qatadi va galo yadrolar, ya`ni cho`zinchoq shaklini egallaydi. Mavzuning dolzarbligi: 10B yadrosining (p+9Be) klaster strukturaga ega bo`lishlik ehtimolligi kosmoligiya nuqtai nazaridan o`ta dolzarb hisoblanadi. 5 So`nayotgan yulduzlarning energiya manbai hisoblangan vodorod yonishi ppsiklining zanjirli reaksiyalarining muhim halqalaridan hisoblangan 9Be(p,)10B radiatsion qamrash yadro reaksiyaning tezligi 10 B yadrosining konfiguratsion tuzilishida (p+9Be) klaster strukturaning ustunlik qilishiga to`g`ridan-to`g`ri bog`liq. Shundan kelib chiqqan holda, 10 B yadrosini bog`langan holatlarini kvant fizikasi usullari bilan tadqiq qilish, yohud holat to`lqin funksiyalarini hisoblab topish va ularni kerakli fizik kattalaiklarni hisoblab topishda ishlatish o`ta muhim masala hisoblanadi. Tadqiqot maqsadi va vazifalari: 10B→ (9Be+p)- bog`langan holat to`lqin funksiyalarini aniqlash va ular yordamida 10B yadrosining fizikaviy tavsiflarini aniqlash. Ikkinchi tartibli Shredinger differensial tenglamasini Wood-Saxon yadroviy potensiali uchun yechimini topish. Tadqiqot ob’ekti va predmeti: 10B yadrosi, Shredinger tenglamasini yechimini topish, hisoblash dasturi. Tadqiqot usuli: Nazariy va kompyuterdagi raqamli hisoblash. Asosiy natijalar: Shredinger tenglamasining 10B yadrosining holat to`lqin funksiyalari ko`rinishidagi yechimlari topildi. To`lqin funksiyalar ko`rinishiga qarab bo`glangan holatlarga tavsiflar berildi. 10 B yadrosining proton galo tuzilishga ega yadro ekanligi aniqlandi. Ilmiy yangiliklar darajasi: Yuqori Olingan natijalarning amaliyoti ahamiyati: 10B yadrosining tuzilishiga doir olingan ma`lumotlar astrofizika fani muammolariga tatbiq etiladi. So`nayotgan yulduzlar taqdirini oldindan bashorat qilishda ularning energetik 6 balansida muhim rol o`ynagan 9Be(p,𝛾)10B radiatsion qamrash reaksiyasi tezligini nazariy usulda yuqori aniqlikda aniqlashda bu ma`lumotlar o`ta muhim hisoblanadi. I BOB. YADRONING BOG`LANGAN HOLATINI TAVSIFLASH 7 1.1 ASOSIY KVANT FIZIKASI TUSHUNCHALARI YORDAMIDA ISHCHI FORMULANI ANIQLASH. To`lqin funksiya Plank va Eynshteynlarning urinishlari tufayli yorug`lik fotonlardan iborat, degan tushuncha fanga kirib keldi. Bu tushuncha absolut qora jismning nurlanish spektrini, fotoffekt va Kompton effcktini tushuntirishda yordam berdi. Plank g'oyasiga asosan yorug`lik to`lqini 𝜈 chastotaga va 𝑝to`lqin vektoriga ega bo'lsa, unda uni tashkil qilgan fotonlarning har biri ushbu 𝜀 energiyaga va 𝑝impulsga ega bo`lishi kerak: 𝜀 = ℎ𝑝 = ħ𝑝 1.1 𝑝 = ħ𝑝 1.2 1.1 va 1.2 formulalardan ko'rinib turibdiki, foton ikki xil xarakteristikaga egadir, ya'ni 𝜔, 𝑝— to`lqinni ifoclalovchi kattaliklar va 𝜀, 𝑝—korpuskulani ifodalovchi kattaliklar. Fotonning xarakteristikalari uning interferensiyalanish va difraksiyalanish qobiliyatiga ega bo`lishini ko`rsatadi. Korpuskular xarakteristikalari esa fotonga zarracha sifatida qarash mumkinligini bildiradi. Bu ikki xil xarakteristikalar Plank doimiysi orqali o`zaro bog`langan. 1923-yilda Lui de-Broyl kvant nazariyasini rivojlantirish uchun muhim qadam qo`ydi. U tabiatdagi simmetriyaga asoslanib, agar yorug'lik, jumladan fotonlar to`lqin xususiyatdan tashqari korpuskular xususiyatlarni ham namoyon qilar ekan, zarrachalar ham korpuskular xususiyatlar bilan bir qatorda to`lqin 8 xususiyatlariga ham ega kerak degan g`oyani ilgari surdi. N. Bor tomonidan postulatlar kiritish orqali vodorod atomi nurlanishlari tushuntirib berilgan bo`lsa, de-Broyl g`oyalari Bor nazariyasini tushuntirib berdi. Uning fikricha atomdagi har bir elektronga turg`un to`lqin mos keladi. Bor nazariyasiga ko`ra elektronlar doiraviy orbitalar bo`ylab harakatlangani uchun, de-Broylning fikricha elektronga atomdagi o`z-o'ziga tutashuvchi doiraviy turg'un tolqinlar mos keladi. Mana shu tasdiqqa asoslangan holda Boring kvantlanish shartlari va ulardan kelib chiqadigan natijalar to`la asoslandi. Shunday qilib, de-Broyl 𝑝 impulsga ega bo`lgan elektronni, to'lqin uzunligi 𝜆𝑝 , bilan bog`lash kerakligini ta`kidladi: 𝜆𝑝 = ℎ 1.3 𝑝 Demak, energiyasi 𝑝 va impulsi 𝑝 ga teng bo`lgan erkin harakatlanuvchi elektron de-Broyl yassi to'lqini bilan quyidagicha bog'langan: 𝑝(𝑝𝑝−𝑝𝑝) 𝜓(𝑝, 𝑝) = 𝑝𝑝 1.4 Zarrachalaming to'lqin hamda korpuskular xarakteristikalari orasidagi bog'lanishini fotonga xos bo'lgan ko`rinishiga ega deb qaraladi, ya'ni 𝑝 = ħ𝑝 1.5 𝑝 = ħ𝑝 1.6 bo`ladi. Ushbu tenglamalar de-Broylning asosiy tenglamalari deb yuritiladi. 1.5 va 1.6 tenglamalardan 𝑝 𝜔= ħ va 𝑝 = ħ 𝑝 larni aniqlab, 1.4 tenglamaga qo`yilsa, 𝑝(𝑝𝑝−𝑝𝑝) 𝜓(𝑝, 𝑝) = 𝑝𝑝 ℎ 1.7 9 de-Broyl to'lqini hosil bo'ladi. De-Broyl to`lqinining fizik ma`nosi Endi de-Broyl to`lqinining fizik ma'nosini aniqlashga o`tamiz. Avvalo to`lqin va zarracha o'rtasidagi asosiy farqni eslatib o`taylik. Ma'lumki, to'lqin qandaydir davomiylikka ega va u o'zini bir vaqtda fazoning turli yerlarida namoyon qila oladi. Zarracha esa aniq bir vaqt momentida faqatgina bir yerda oshkor bo`la oladi. Aynan shuning uchun Plank, Eynshteyn va de-Broyl g'oyalari tajriba natijalarini tushuntirgan bo`lsa ham, avvaliga bu g'oyalarda qandaydir ichki qarama-qarshilik mavjuddek tuyuladi. Misol tariqasida, yorug'likning ikki tirqishdagi difraksiyasini batafsil tahlil qilaylik. Ma'lumki, ikki tirqishli ekrandan o'tgan yorug`lik uning orqasiga qo`yilgan fotoplastinkada interferension manzarani hosil qiladi: fotoplastinkada maksimum va minimumlarning almashinuvi kuzatiladi. Bu tajribada yorug`likning to`lqin tabiati haqida ikki dalilga egamiz: 1. Fotoplastinkaning turli yerlari bir vaqtda uzluksiz ravishda qorayishi. 2. Yorug`likni to`lqin deb qarovchi nazariya asosida kelib chiqqan formulalarga interferension manzaraning aynan mos kelishi.Endi tushayotgan yorug`lik intensivligi juda kichik miqdorga kamaytirildi deb faraz qilaylik. Mazkur holda, fotoplastinkaning qorayishi tartibsiz joylashgan nuqtalar ko'rinishida bo`lishi kerak va fotoplastinkaning o'zi mohir bo`lmagan mergan tomonidan otilgan nishonni eslatishi kerak. Bu tajribaviy misolni yorug'likning fotonlardan iboratligini va ular fotoplastinka bilan to'qnashganda o'zlarini zarracha kabi tutishini isbotlash uchun keltirish mumkin. Demak, yuqorida aytilgan yorug`likning to'lqin tabiatini isbotlovchi birinchi dalilni tushirib qoldirilsa ham bo'ladi, chunki fotoplastinkaning uzluksiz xarakterga ega bo'lgan qorayishini faqatgina odatdagi yorug`likda fotonlarning ko`pligi bilan tushuntirish mumkin. Hayoliy tajribani davom ettiraylik: katta vaqt oralig'ida 10 tirqishlardan ketma-ket fotonlarni yuboraylik, ya'ni intensivlikni avvalgicha kichik deb hisoblab, ekspozitsiya vaqti oshiriladi. Bunda qanday natijaga erishiladi? Qizig'i shundaki, fotoplastinkadagi qora nuqtalaming soni ko`paygani sari, Ular o'zaro tutashib, aniq interferension manzarani hosil qilar ekan. Demak, fotonlar fotopiastinka bilan o'zaro ta'sir qiiganda flint zarracha kabi namoyon etishiga qaramay, ularning tabiatini baribir qandaydir sirli to'lqin boshqarib turishini tan olmay ilojimiz yo`q. Modomiki, yuborilayotgan fotonlar oralig'idagi vaqt juda katta ekan, demak, ular mustaqil fotonlardir va shuning uchun oldinroq ta'kidlaganimizdek, bu to'lqin ayrim fotonnig xususiyatidir deb ham tan olish lozim. Lekin g`alati bir hol bor: bu to'lqin ayrim foton xarakteristikasi bolishiga qaramay, u o'zini faqat ko`p miqdordagi mustaqil fotonlar mavjud sharoitdagina aniq namoyon qiladi (Biz bilamizki, bitta foton fotoplastinkada faqat bitta dog' qoldiradi va shunday ekan uning bir o'zi interferension manzarani hosil qila olmaydi). De-Broyl to'lqini deb atalgan to`liqin mana shunday zid xarakterga egadir. Bu muammoni Maks Born hal qilib berdi. Uning fikrlarini to`la tasavvur etish uchun yana bir boshqa hayoliy tajribani ko'z oldimizga keltiraylik. Faraz qilaylik, butun dunyo bo`ylab juda ko'p laboratoriyalarda bir vaqtning o'zida yuqorida aytilgan tajriba o'tkazilsin. Lekin, tushayotgan yorug'lik intensivligi va ekspozitsiya vaqti shunday tanlansinki, natijada fotoplastinkada faqatgina bitta qoraygan nuqta hosil bo`lsin. Bizga ravshanki, turli laboratoriyalarda bu qoraygan nuqtalar fotoplastinkaning har xil joyida bo`ladi. Keling endi olingan natijalarni (bu nuqtalarning koordinatlarini) yig`aylik va ularni fotoplastinka kattaligidagi qog`oz yuzasiga tushiraylik. Nima kuzatiladi? Maks Born bu savolga quyidagicha javob bergan: qog`ozdagi hosil bo`ladigan ko`rinish odatdagi optik tajribalardan olinadigan ikki tirqishdagi interferension manzaraga aynan mos keladi. Maks Bornning yuqoridagi kabi fikr yuritishlari uni de-Broyl to`lqinlariga statistik izoh berishga undadi. Uning taxminiga ko`ra de-Broyl to`lqinlarining intensivligi fotonning berilgan vaqt momentida berilgan yerda topilish ehtimolligiga proporsionaldir: 11 𝑝(𝑝, 𝑝) = |𝑝(𝑝, 𝑝)|2 = 𝑝∗ (𝑝, 𝑝) ⋅ 𝑝(𝑝, 𝑝) 1.8 Boshqacha aytganda, ayrim fotonga xos bo`lgan de-Broyl to`lqini ehtimollik to`lqinidir va yorug`lik to`lqinidagi elektr hamda magnit maydonlarning kuchlanishlari bilan to`g`ridan-to`g`ri aloqador emas. Demak, de-Broyl to`lqini informatsion xarakterga ega va shuning uchun ham u fizik to`lqin bo`la olmaydi. Mana endi bizga ravshanlashdiki, nima uchun ayrim fotonga de-Broyl to`lqini mos kelsa ham. u fotoplstinkaga fizik to`lqinlar kabi fazoviy davomiylikda ta'sir eta olmas ekan. De-Broyl to`lqini o'zida ehtimollik informatsiyasini tashir ekan. U o'zini aniq namoyon qilishi uchun ko`p mustaqil fotonlarni talab qilishining sababi ham endi tushunarlidir. Ma'lumki, ehtimollik qonunlari o'zlarini aniq namoyon qilishi uchun tajribalarning bir necha bor mustaqil holda takrorlanishini taqozo qiladi: tajribalar qancha ko'p takrorlansa ehtimollik qonunlarining bajarilishi shuncha aniq bo`ladi. Misol tariqasida "chikka va pukka" deb ataluvchi o'yinni olaylik (tangani havoga otib o`ynash): biz bilamizki, tangani havoda otgan vaqtimizda uning raqamli va raqamsiz (gerbli) tomonlarining tushish ehtimoli bir xil. Albatta bu qonuniyat tanga juda ko'p marta otilgandagina o'zini namoyon qiladi. Yuqoridagi ko'rgan tajribamizda esa tirqishlardan o'tgan fotonni fotoplaminkaning biron nuqtasiga tushish ehtimoli shu nuqtadagi de-Broyl intensivligi bilan aniqlanadi va shuning uchun uning fotoplastinkadagi taqsimlanishi interferentsiya qonuniga bo'ysunadi. Biz tirqishlar orqoli katta vaqt oralig`ida ketma-ket fotonlarni yuborgan chog'da, go'yoki yakka foton ustidagi tajribani ko`p marta mustaqil ravishda takrorlagan bo'lamiz, natijada de-Broyl tutgan ehtimoliy informatsiya interferension manzara shaklida ko`rina boshlaydi. Ko`ryapmiziki, de-Broyl to'lqinining ehtimoliy talqini (ehtimollik interpretatsiyasi) bir yo`la to'lqin- korpuskular dualizm asosini tashkil qiluvchi barcha qarama-qarshiliklarni hal qilib berar ekan. Albatta, deBroyl to`lqinining ehtimoliy interpretatsiyasi faqat foton uchungina tegishli 12 bo`lmay, balki har qanday zarracha uchun ham o'rinlidir. De-Broyl g'oyalarining universalligidan kelib chiquvchi bu muhim holni alohida uqtirib o'tish lozim. Quyida de-Broyl to'lqinining fizik to'lqinlardan farqini ta'kidlovchi bir xususiyatini ko'rib chiqaylik. Hamma fizik to'lqinlaming intensivligi ularning fizik holatini aniqlaydi, chunki intensivlik tebranish energiyasi bilan bog'liqdir. De-Broyl to'lqinlari intensivligi esa zarrachalarning joylashish ehtimolini belgilaydi. Shuning uchun intensivlik kattaligining o'zi emas, balki fazoning turli qismlaridagi intensivlik nisbatlari muhimdir. Bu nisbatlar zarrachani fazoning biron yeriga qaraganda boshqa bir yerida necha marotaba ko`p namoyon bo`la olish ehtimolligini ko'rsatadi. Shredinger tenglamasi To`lqin funksiya informatsion xarakterga ega bo`lgani uchun u sistemaning holati haqida ma`lumot beradi. Shunday ekan bu funksiyani aniqlash usulini topish va bu funksiyani aniqlash juda muhim hisoblanadi. To`lqin funksiya uchun tenglamani birinchi bo`lib Avsraliyalik fizik Ervin Shredinger taklif qildi. Shu sababli bu tenglama uning nomi bilan ataladi. Shredinger tenglamasi quyidagi ko`rinishga ega: −𝑝ℏ 𝑝𝑝 𝑝𝑝 = − ℏ2 2𝑝 𝑝2 𝑝 + 𝑝(𝑝)𝑝 1.9 Bu tenglama Shredinger tenglamasining vaqtga bo`g`liq ko`rinishi hisoblanadi. Ushbu tenglama to`lqin funksiyani vaqtga bo`g`liq holda topish imkonini beradi. Statsionar, ya`ni vaqtga bo`g`liq bo`lmagan holatlar uchun bu tenglama quyidagi ko`rinishni oladi: − ħ2 2𝑝 𝑝2 𝑝 + 𝑝(𝑝)𝑝 = 𝑝𝑝 1.10 13 Bu yerda 𝑝 to`la energiyani ifodalaydi. 𝑝(𝑝) esa potensial energiya, 𝑝 esa radius vektor. Bunda 𝛻2 matematik operator hisoblanadi. U Dekard koordinatalar sistemasi uchun quyidagi ko`rinishga ega: 𝛻2 𝑝 = 𝑝𝑝2 + 𝑝 𝑝𝑝2 + 𝑝 1.11 𝑝𝑝2 Agar bu operatorni yuqoridagi tenglamaga qo`ysak, quyidagi tenglama hosil bo`ladi. ħ2 𝑝2 𝑝2 𝑝2 2𝑝 𝑝𝑝 𝑝𝑝 𝑝𝑝2 ( 2 + 2 + 1.12 )𝑝 + (𝑝 − 𝑝(𝑝))𝑝 = 0 Bu tenglamaning yechimi bizga to`lqin funksiyani koordinataga bo`g`liq holda topish imkonini beradi. Bu tenglama differensial tenglama bo`lgani uchun uning yechilishi masalaning qo`yilishiga qarab murakkablik kasb etadi. Ba`zi masalalarda yechimga oson yetib borilsa, ba`zan bu tenglamani analitik yo`l bilan yechish imkonsiz. Bunday vaziyatlarda tenglamani sonli usullar bilan yechiladi. Markaziy sinimetrik maydondagi harakat. shredinger tenglamasining radial qismi Markaziy kuch maydonidagi zarrachaning harakatini o'rganish potensial o`radagi zarrachaning harakati, garmonik ossilyator masalasi kabi kvant mexanikasining fundamental masalalarini tashkil etadi. Markaziy kuch maydonida harakatlanayotgan zarrachaning potensial energiyasi faqat masofaning funksiyasi 𝑝 = 𝑝(𝑝) 1.13 14 bo`lib, markaziy simmetrik maydon hosil qiladi. 𝑝(𝑝) potensial energiyali simmetrik maydondagi harakatlanuvehi zarrachaning statsionar holatlari uchun Shredinger tenglamasi ∆𝑝 + 2𝑝 ħ2 (𝑝 − 𝑝(𝑝))𝑝 = 0 1.14 ko`rinishga ega, bunda ∆= 𝑝2 − Laplas operatori. Tenglamadan ko`rinib turibdiki, Laplas operatori va 𝜓 funksiya 𝑝, 𝑝, 𝑝 koordinatalariga bog`liq, ammo potensial energiya 𝑝(𝑝) Dekart koordinatalari 𝑝, 𝑝, 𝑝 ning emas, balki 𝑝 masofaning funksiyasidir. Potensial energiyaning 1.13 ko`rinishdagi markaziy simmetrik holi uchun 𝑝, 𝑝, 𝑝 sferik koordinatalarga o`tish, Laplas operatorini sferik koordinatalar orqali ifodalash 1.14 tenglamani yechishni osonlashliradi. Sferik koordinatalar sistemasi 1-rasmda ko`rsatilgan: 1-rasm: Sferik koordinatalar sistemasi Sferik koordinatalar sistemasi uchun Laplas operatori quyidagi ko`rinishga ega: 15 𝛻2 = 1 𝑝 𝑝 1 𝑝 𝑝 1 𝑝2 (𝑝2 𝑝𝑝) + 𝑝2𝑝𝑝𝑝𝑝 𝑝𝑝 (𝑝𝑝𝑝𝑝 𝑝𝑝) + 𝑝2𝑝𝑝𝑝2𝑝 𝑝2𝑝; 𝑝2 𝑝𝑝 1.15 Endi, Shredinger tenglamasi Sferik koordinatalar sistemasida quyidagi ko`rinishni olishini tushunish qiyin emas: 1.16 Biz markaziy simmetrik maydonni ko`rayotganligimiz va spin o`zaro ta`sirlarni inobatga olmayotganligimiz uchun, sferik koordinatalar sistemasida to`lqin funksiyani radial va burchakga bog`liq qismlarga ajratish mumkin. Sferik koordinatalar sistemasida radial va burchakka bo`g`liq tenglamalarni bir biridan ajratish uchun quyidagi almashtirishni qilish kerak: 1.17 Bu yerda 𝑝(𝑝) va 𝑝(𝑝, 𝑝) bir biridan mustaqil funksiyalar. O`rniga qo`yishlarni amalga oshirsak, quyidagi natijaga ega bo`lamiz: 1.18 16 Tenglamaning ikki tomonini 𝑝(𝑝)𝑝(𝑝, 𝑝) ga bo`lamiz va 𝑝2 ga ko`paytiramiz. Shunda quyidagi ifoda hosil bo`ladi: 1.19 1.19 ifodada, birinchi qavs ichidagi ikki had faqatgina radius 𝑝 ga bog`liq, ikkinchi qavs ichidagi ikki had esa faqatgina burchaklarga bo`g`liq. Ba`zi arzimas yechimlarni hisobga olmaganda, bu tenglama ikki qavs ham nolga teng bo`lganda, yoki ikki qavs o`zaro qarama qarshi doimiyga teng bo`lganda yechimga ega. Bu doimiyni qandaydir 𝑝 deb tanlanadi va shu doimiy uchun yechim topiladi. Odatda bu doimiyni 𝑝(𝑝 + 1) ko`rinishida tanlashadi. Bu yerda 𝑝 impuls momenti kvant soni. Shuda quyidagi ikki tenglamaga ega bo`lamiz. Radial tenglama: 1.20 Burchakga bog`liq tenglama: 17 1.21 Burchakga bog`liq tenglamaning o`zi ham ikki qismga ajraladi. Ya`ni, sferik koordinatalar tili bilan aytganda kenglik 𝜃 ga bo`g`liq tenglama va uzunlik 𝑝 ga bo`g`liq tenglamaga. Buni amalga oshirish uchun yuqoridagidek yo`l tutamiz. Ya`ni, 𝑝(𝑝, 𝑝)ni 𝑝(𝑝, 𝑝) = 𝑝(𝑝) ⋅ 𝑝(𝑝) ko`rinishida tanlaymiz. Buni burchakga bo`g`liq 1.21 tenglamaga qo`yamiz: Tenglikning ikki tomonini 𝑝𝑝𝑝2 𝑝 ga ko`paytiramiz va ifodani guruhlaymiz: 1.22 Ko`rib turganingizdek yuqoridagi kabi vaziyat vujudga keldi. Birinchi ikki had faqat 𝜃 kenglikga bog`liq bo`lsa, oxirgi had faqat 𝑝 uzunlikga bo`g`liq. Bunda yana yuqoridagidek yo`l tutib ajralish doimiysini tanlashimiz kerak. Ajralish doimiysini 𝑝2 deb tanlaymiz. Shunda quyidagi ikki tenglama hosil bo`ladi: 1.23 18 1.24 Oxirgi 1.24 tenglama biz biladigan oddiy differensial tenglama bo`lgani uchun uning yechimini to`g`ridan to`g`ri keltiramiz. U quyidagicha bo`ladi: 1.25 Kenglik 𝜃 bog`liq tenglama biroz murakkab. Uning yechimini keltiramiz. Tenglamani quyidagi ko`rinishda yozamiz: Birinchi hadni yoyamiz: Bundan so`ng tenglama quyidagi ko`rinshga keladi: Bu tenglamani yechish uchun 𝑝 = 𝑝𝑝𝑝 𝑝 almashtirishni qilamiz. Endi hosilalarni aniqlashimiz zarur. Birinchi tartibli hosila: 19 Ikkinchi tartibli hosila: Topilgan hosilalarni tenglamaga qo`yamiz. Bu tenglamada ham Shuning uchun, 𝜃 ham 𝑝qatnashgan. Bu ifoda bizga to`g`ri kelmaydi. 𝑝𝑝𝑝2 𝑝 = 1 − 𝑝𝑝𝑝2 𝑝, 𝑝 = 𝑝𝑝𝑝𝑝 tengliklardan foydalanamiz. 1.26 Bu 1.26 tenglama bog`langan Legendre (Lejandr) tenglamasi hisoblanadi. 𝑝 = 0 bo`lganda bu tenglama Legendre tenglamasiga aylanadi. Bu tenglama odatda quyidagicha yoziladi. 20 𝑝 = 0 bo`lganda quyidagi Legendre tenglamasi hosil bo`ladi. Bog`langan Legendre tenglamasining yechimi bog`langan Legendre polinomlari hisoblanadi. Bog`langan Legendre polinomlari esa Legendre polinomlaridan quyidagi tenglikni ishlatish orqali hosil qilinadi. Bu yerda 𝑝𝑝 (𝑝) Legendre polinomlari hisoblanadi. Ular quyidagicha hosil qilinadi: Quyida dastlabki 6 ta Legandre polinomlarini va dastlabki 6 ta bog`langan Legandre polinomlarini keltiramiz: 1-jadval: Dastlabki 6 ta Legendre polinomlari 21 2-jadval: Dastlabki 6 ta bog`langan Legendre polinomlari Nihoyat, 𝜃 burchak uchun tenglamalarni hosil qilishda 𝑝 = 𝑝𝑝𝑝 𝑝 ifodadan yana foydalansak, biz uchun zarur bo`lgan quyidagi yechimlarni olamiz: 1.27 1.28 Bu yerda 𝑝𝑝,𝑝 (𝑝𝑝𝑝𝑝) bog`langan Legendre polinomlari. Agar bizga 𝑝 < 0 uchun sferik garmonika kerak bo'lsa, 𝑝 = |𝑝| uchun sferik garmonikani hisoblab chiqamiz, so`ngra unga komleks qo`shmani hisoblaymiz. Umumlashtirib tenglamalarni kenglik shuni 𝜃 xulosa qilish mumkinki, burchak bog`liq ga va uzunlik 𝑝 ga bog`liq qismlarga ajratdik. Uzunlik 𝑝 ga bog`liq tenglamaning echimi eksponentalar bo'lib, argumentda magnit moment kvant soni 𝑝 ni o'z ichiga oladi. Kenglik 𝜃 ga bog`liq tenglamaning echimi, bog`langan Legendre polinomlari bo'lib, Bu yechimlar orbital impuls 22 momenti va magnit momenti kvant sonlari 𝑝 va 𝑝larning tanlanishi orqali birbiridan farq qiladi. Endi aniqlagan barcha tenglama va yechimlarni bir joyda keltirib o`taylik: Radial tenglama: 1.29 Yechim: Buning yechimi Potensial 𝑝(𝑝) ni tanlashga bog`liq. Burchakga bog`liq tenglama: 1.30 Yechim: Bu yerda 𝑝𝑝,𝑝 (𝑝𝑝𝑝𝑝) bog`langan Legendre polinomlari. Radial tenglamani ishlatish uchun qulayroq ko`rinishga o`tkazamiz. Buning uchun 𝑝(𝑝) = 𝑝(𝑝)/𝑝 almashtirishni bajaramiz: 23 1 𝑝 𝑝 𝑝 𝑝 𝑝 𝑝(𝑝) (𝑝2 ) 𝑝(𝑝) = (𝑝2 ( )) 𝑝(𝑝) 𝑝𝑝 𝑝𝑝 𝑝(𝑝) 𝑝𝑝 𝑝𝑝 𝑝 𝑝 𝑝 𝑝′(𝑝)𝑝 − 𝑝(𝑝) = (𝑝2 )= 𝑝(𝑝) 𝑝𝑝 𝑝2 𝑝 𝑝 (𝑝′(𝑝)𝑝−𝑝(𝑝)) 𝑝 (𝑝′′(𝑝)𝑝 + 𝑝′(𝑝) − 𝑝′(𝑝)) = = = 𝑝(𝑝) 𝑝⋅𝑝′′(𝑝)⋅𝑝 𝑝(𝑝) = 𝑝𝑝 𝑝(𝑝) 𝑝2 ⋅𝑝′′(𝑝) 𝑝(𝑝) ; Bu topilgan qiymatni radial tenglama 1.29 ga qo`yamiz: 𝑝2 ⋅ 𝑝′′(𝑝) 2𝑝𝑝2 [𝑝(𝑝) − 𝑝] = 𝑝(𝑝 + 1) − 𝑝(𝑝) ℏ2 Tenglikning ikki tomonini ℏ2 𝑝(𝑝) 2𝑝𝑝2 1.31 ga ko`paytiramiz va hammasini chap tomonga o`tkazamiz: ℏ2 𝑝(𝑝 + 1)ℏ2 − 𝑝′′(𝑝) + 𝑝(𝑝) + [𝑝(𝑝) − 𝑝]𝑝(𝑝) = 0 2𝑝 2𝑝𝑝2 1.32 24 1.2 YADRO VA UNING HOLATINI TAVSIFLOVCHI ASOSIY TUSHUNCHALAR, MODELLAR VA POTENSIALLAR Yadro modellari Yadro tuzulishi va yadro bilan kechadigan turli fizik jarayonlarni izohlash uchun turli modellar ishlab chiqilgan. Bu modellar quyidagilar: ● Tomchi modeli (Liquid Drop Model) ● Qobiq modeli (the Shell Model - Maria Goeppert-Mayer va Hans Jensen tomonidan ishlab chiqilgan) ● Kollektiv Model (Collective Model - Aage Bohr va Ben Mottleson tomonidan ishlab chiqilgan) Tomchi modeli - atom yadrosi huddi suyuqlik tomchisiga qiyos qiladi. Suyuqlikdagi turli parametrlar qaysidir ma`noda yadroga ham qo`llaniladi. Masalan: Sirt energiyasi (Surface energy), Hajm energiyasi (Volume energy), Assimmetrik energiya(Asymmetric energy), Juftlashish energiyasi(Pairing energy) kabilar(2-rasm). 25 2-rasm: Tomchi modelining turli holatlari Bu model dastlabki davrda juda muvaffaqiyali bo`ldi. Turli hodisalarni tushuntirishda ancha muvaffaqiyatli bo`ldi. Masalan: Yadrolarning bog`lanish energiyalari o`zgarishini tushuntirishda, Yadro o`lchami va tarkibidagi o`zgarishlarni tushuntirishda. Ammo bu model yadrolarning qandaydir sondagi proton va neytronlar miqdorida o`ziga xos stabillikga ega bo`lishini tushuntirib bera olmadi. Qobiq modeli - bu yadro tuzilishini energetik sathlar bo'yicha tavsiflash uchun Pauli tanlash printsipidan foydalanadi. Birinchi qobiq modeli 1932 yilda Dmitriy Ivanenko tomonidan taklif qilingan (E. Gapon bilan birgalikda). Model 1949 yilda bir necha fiziklar, xususan Evgeniy Pol Vigner, Mariya Geppert Mayer va J. Xans D. Jensenlarning mustaqil ishishlari orqali rivojlantirildi. Bu uchun ular 1963 yil fizika bo'yicha Nobel mukofotini olishdi. Qobiq modeli qisman huddi atomdagi elektronlar modeliga o'xshaydi. Chunki, elektronlar bilan to`lgan sathlar katta stabillikni namoyon qiladi. Yadrolardagi nuklonlar soni orta borsa, shunday jarayon borki ma`lum nuklonlar sonida bog`lanish juda kuchli bo`ladi. Bu quyidagi sondagi nuklonlar bilan kuzatiladi: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126. Bu sonlarni olish uchun turli ko`rinishdagi o`rtacha yadro potensiallaridan foydalanilgan. Protonlar va neytronlar ham fermionlar bo'lgani uchun, nuklonlar yadroga qo'shilganda, nuklonlar egallagan energetik sathlarni eng pastdan yuqoriga qarab to'ldiradi. Kollektiv model - barcha nuklonlarning yadrodagi harakatlarini ta'kidlaydi. Yadrolarda yuzaga kelishi mumkin bo'lgan kollektiv harakat turlari orasida butun yadroni o'z ichiga olgan aylanishlar yoki tebranishlar ham mavjud. Bu model tomchi modeliga o`xshab ketadi. Biz bu ishimiz doirasida qobiq modelidan foydalaniladi 26 Yadro potensiallari Yadro uchun quyidagi potensiallar mavjud: ● Kulon potensiali ● Wood-Saxon potensiali ● Yukava potensiali Kulon potensiali Bu potensial yadrodagi protonlarning ta`sirini xarakterlaydi. Bunda protonlar elektrostatik Kulon kuchi ta`sirida o`zaro ta`sirlashadi. Bu ta`sir natijasida o`zaro ta`sir potensial energiyasi hosil bo`ladi. Bu energiya Kulon potensiali (Coulomb potential) deb yuritiladi. Kulon potensiali quyidagi ko`rinishga ega: 2.1 Bu yerda 𝑝 Kulon doimiysi. Uning qiymati teng.𝜀0elektr doimiysi. Uning qiymati 8.98 × 109 𝑝 · 𝑝2 · 𝑝−2 8,85 · 10−12 𝑝−3 · 𝑝𝑝−1 · 𝑝4 · 𝑝2 . ga 𝑝1 , 𝑝2 esa o`zaro ta`sirlashuvchi zaryadlar. 𝑝 ta`sirlashayotgan zaryadlar orasidagi masofa. Bu potensialni o`zaro ta`sirlashayotgan yadrolar uchun boshqacharoq ko`rinishda yozsa ham bo`ladi. Bunda yadrolarda faqat zaryadli zarra proton borligidan foydalaniladi. Yadrolar uchun Kulon potensiali quyidagi ko`rinishga ega: 2.2 Bu yerda 𝑝1 , 𝑝2 Atom soni hisoblanadi. Ya`ni, atomning Mendeleyev davriy jadvalidagi tartib raqami. Bu raqam yadroda nechta proton borligini 27 ko`rsatishi ravshan. Demak, 𝑝1 , 𝑝2 yadrodagi protonlar soni. 𝑝 elementar zaryad. Uning qiymati 1.6 × 10−19 𝑝ga teng. Demak, o`zaro ta`sirlashuvchi yadrolar qancha yaqin joylashsa ularning o`zaro ta`sir potensial energiyasi ham ortib boraverar ekan. Kulon potensialining grafigi quyidagi ko`rinishga ega: 3-rasm: Kulon potensiali Kulon to`sig`i Yadrolar uzoq masofalarda faqat Kulon kuchlari bilan ta`sirlashadilar. Bu kuch yaqin masofalarda juda katta qiymatlarga erishadi. Natijada, bu kuch ta`sirida hosil bo`lgan o`zaro ta`sir potensial energiyasining ham qiymati ancha katta bo`ladi. Biroq yadrolar uchun shunday masofa borki bu masofa yadrolar itarishishi energiyasining maksimal qiymatiga mos keladi. Bu masofadan so`ng yadrolarning o`zaro itarishish kuchi tez kamayadi va ular o`zaro tortisha boshlaydi. Bu radius Kulon radiusi deb ataladi. 1-rasmdagi 𝑝0 masofa shu Kulon radiusini ifodalaydi. Shu Kulon radisusiga to`g`ri keladigan Kulon potensiali balandligi Kulon to`sig`i deb ataladi. Shu Kulon to`sig`i energiyasidan katta kinetik energiyaga ega bo`lgan yadro, bu to`siqni yengib o`tib, ikkinchi yadro bilan yadro reaksiyasiga kirishadi. Bu to`siqgacha bo`lgan energiyali yadrolar esa o`zaro sochiladi. Yadro ichkarisi uchun potensiallar 28 Kulon to`sig`i yengib o`tilganidan so`ng yadrolar o`zaro tortishadi. Bu tortishishni tavsiflovchi o`zaro ta`sir kuchli o`zaro tasir deb ataladi. Aslida yadrodagi protonlar Kulon kuchi ta`sirida o`zaro itarishishi va sochilib ketishi kerak edi. Biroq ular shu kuchli o`zaro ta`sir natijasida ular o`zaro tarishib yagona yadro ichida turadi. Bu tortishishni aniq tushuntirish haligacha imkonsiz. Bu tortishish energiyasi masofaga bo`g`liq bo`lib, masofa qancha kichik bo`lsa tortishish shuncha kuchli bo`ladi. Yadrodagi protonlarning o`zaro ta`siri natijasida hosil bo`lgan potensial energiyaga yadro potensiallari deyiladi. Bu potensial yadroni imkon qadar to`g`ri tavsiflashga yordam beradi. Undan tashqari ko`p sonli zarralardan iborat sistemaning o`zaro ta`sirini tavsiflash bizni ko`p jism masalasiga olib boradi. Bu masala esa haligacha yechilmagan. Shuning uchun har bir zarraning boshqa zarralar bilan o`zaro ta`sirini hisoblash juda qiyin. Buning o`rniga yadro uchun yagona potensial topiladi. Bu potensial yadrodagi barcha zarralarning o`zaro ta`siri natijasida hosil bo`ladi. Undan tashqari bu potensial yadroning ta`sirlashuvini yaxlit holda tavsiflagani uchun hisoblashlarni qulaylashtiradi. Wood-Saxon potensiali Bu potensial yadro potensiallari ichida eng muhimlaridan biri. Wood-Saxon potensiali eksperimental yo`l bilan topilgan potensial hisoblanib, yadroning qobiq modeli uchun ishlatiladi. Wood-Saxon potensialining ko`rinishi quyidagicha: 2.4 Bu yerda 𝑝0 potensial o`raning chuqurligi. 𝑝 yadroning "sirt qalinligi" ni ifodalovchi uzunlik. 𝑝 yadro radiusi. Yadro radiusi 𝑝 quyidagi formula orqali hisoblanadi: 29 𝑝 = 𝑝0 𝑝1/3 2.5 Bu yerda 𝑝0 = 1,25 𝑝𝑝 = 1,25 × 10−12 𝑝. 𝑝 yadroning atom soni. Ya`ni Mendeleyev davriy jadvalidagi tartib raqami. Bu parametrlar uchun odatiy qiymatlar quyidagilardir: 𝑝0 ≈ 50 𝑝𝑝𝑝, 𝑝 ≈ 0.5 𝑝𝑝. 𝑝 ≈ 0.5 𝑝𝑝, 𝑝 = 4,6 𝑝𝑝 va atom soni 𝑝 = 50 bo`lgan yadro uchun Wood-Saxon potensiali quyidagi ko`rinishda bo`ladi: 4-rasm: 𝑝 = 50, 𝑝 = 4,6 𝑝𝑝 va 𝑝 = 0,5 𝑝𝑝 hol uchun Wood-Saxon poteansiali. Katta atom sonlari uchun, bu potensial potensial o`raga o`xshaydi. U quyidagi zaruriy xususiyatlarga ega: ● Masofa ortishi bilan monoton ravishda ortadi 30 ● Katta atom soni uchun potensialning markazi deyarli tekis. Ya`ni, markaz atrofidagi funksiya grafigi deyarli gorizontal. ● Yadro sirtiga yaqin (ya`ni, ≈ 𝑅 ) bo`lgan nuklonlarga markazga yo`nalgan katta kuch ta`sir qiladi. ● 𝑝 cheksizlikga intilganda potensial nolga tez intiladi. Masalan: 𝑟 − 𝑅 >> 𝑎 bo`lganda. Bu narsa kuchli o`zaro ta`sirning tabiatini aks ettiradi. Yukava potensiali Bu potensial Yapon fizigi Hideki Yukava tomonidan aniqlangan potensial bo`lib, u ham yadro potensiallaridan biri hisoblanadi. Bu potensial yadrodagi nuklonlarning o`zaro tortishishini tushuntirish natijasida kelib chiqgan. Bu potensialning ko`rinishi quyidagicha: 2.6 Bu yerda 𝑝 masshtablash doimiysi hisoblanadigan kattalik. Ya`ni, potensialning amplitudasi. 𝑝 zarraning massasi. doimiysi. Shuning uchun, 𝑝 ≈ 1 𝑝𝑝 𝛼 yana bir masshtablash potensialning tahminiy diapozoni. Bu potensial ham monoton o`suvchi va manfiy potensial hisoblanadi. Ya`ni turtishish potensiali. SI sistemasida Yukava potensiali birligi 1/𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 hisoblanadi. Agar 𝑝−𝑝𝑝𝑝 = 1 bo`lsa, bu potensial Kulon potensialiga o`tadi. Buning uchun elektromagnit o`zaro ta`sirni uzatuvchi zarracha photonning 𝑝 massasi tinchlikda nol deb olinishi kerak. Quyida Yukava potensialining ko`rinishi qanday bo`lishini ko`rib chiqamiz: 31 5-rasm: Turli 𝑝 massalar uchun Yukava potensiali Ko`rib turganimizdek, 𝑝 nol bo`lganda bu potensial grafigi Kulon potensiali grafigiga o`xshaydi. 𝑝 ortgani sari potensialning o`sishi tezroq yuz beradi va potensial grafigi ancha tiklashadi, ta`sir doirasi esa qisqaradi. Bog`langan va bog`lanmagan holatlar Klassik mexanikada bog`langan holat deganda potensial o`radagi harakat tushuniladi. Bunda zarra energiyasi potensial o`ra chetlaridagi energiyadan kichik bo`ladi. Faraz qilaylik potensial energiya ko`rinishi quyidagicha bo`lsin: 32 6-rasm: Potensial o`radagi klassik zarracha Agar sharchaning to`la energiyasi 𝑝1 < 𝑝(𝑝1 ) va 𝑝1 < 𝑝(𝑝2 ) bo`lsa, zarracha shu potensial o`ra ichida qolib ketadi. Ya`ni, zarra harakati potensial o`ra chegaralari chida yuz beradi. Bu klassik bog`langan holat hisoblanadi. Agar zarra energiyasi 𝑝2 > 𝑝(𝑝) bo`lsa, zarra potensial o`raga tushib undan chiqib ketadi. Bu holatda zarracha harakati chegaralanmaydi. Bu klassik jihatdan bog`lanmagan zarracha harakatiga misol bo`ladi. Kvant mexanikasida bu holat bir biridan ancha farq qiladi. Quyida bir nechta potensiallar uchun bog`langan va bog`lanmagan holatlarni ko`rib chiqaylik. Faraz qilaylik potensial quyidagi ko`rinishda bo`lsin: 33 7-rasm: Cheksiz va chekli potensial o`radagi zarracha harakati Cheksiz potensial o`radagi zarracha harakatida, zarracha energiyasi potensialdan kichikligi aniq. Shu sababli bu harakatda zarracha potensial o`rada qolib ketadi. Ammo, kvant zarrachaning o`radagi harakati klassik zarracha harakatidan farq qiladi. Bu farq zarrachaning o`ra ichida topilish ehtimolligida seziladi. Klassik zarrachani o1raning ixtiyoriy yerida topish ehtimolligi bir xil. Kvant fizikada esa bunday emas. Zarrani o`raning ma`lum joylarida topish ehtimoli boshqa joydan ko`ra ko`proq(7-rasm). Chekli potensial o`radagi harakatda, potensila o`radagi zarrani ko`rish uchun, zarra energiyasi potensialdan kichik bo`lishi kerak. Ya`ni, 𝑝 < 𝑝0 bo`lishi kerak. Bu holatda, zarracha potensial o`rada qoladi, ammo zarrachani potensial o`ra chegaralaridan tashqarida ham topish ehtimolligi saqlanib qoladi(7-rasm). Demak, zarracha bog`langan holatda bo`lishi uchun, zarra energiyasi har doim potensial o`ra chegaralaridan kichik bo`lishi kerak ekan. Masalan 6-rasmdagi ko`rinishdagi potensialda zarracha bog`langan holatda bo`ladi. Bunda zarraning to`la energiyasi 𝑝1 < 𝑝(−∞) va 𝑝1 < 𝑝(+∞) bo`lishi kerak. Bog`langan holat bir nechta ajoyib xususiyatlarga ega: ● Harakat chekli bo`ladi 34 ● To`lqin funksiyani normallshtirish mumkin bo`ladi ● Chegaraviy shartlarga qarab kvantlanadi Masalan: quyidagi rasmda energiyaning cheksiz va chekli potensial o`radagi kvantlanishi, diskretligi ko`rsatilgan: 8-rasm: Cheksiz va chekli o`radagi kvantlanish Bog`lanmagan holatda harakat bir yoki ikki tomondan chegaralanmagan bo`ladi. Bunda energiya potensialdan katta qiymatga ega bo`lishi kerak. 35 9-rasm: Zarracha harakati bir tomondan cheklangan hol 9-rasmda zarra energiyasi 𝑝 o`qining musbat sohasida 𝑝 < 𝑝 shartni qanoatlantiradi. 𝑝 o`qining manfiy tomonida esa 𝑝 > 𝑝 shart bajariladi. Shu sababli harakat faqat o`ng tomondan cheklangan, chapdan esa cheklanmagan bo`ladi. Ammo, o`ng tomonda zarraning topilish ehtimolligi saqlanib qoladi. Bu rasmda ko`k chiziq bilan ko`rsatilgan. Endi zarra energiyasi potensial sohaning ba`zi qismida 𝑝 < 𝑝 shartni, ba`zi qismida esa 𝑝 > 𝑝 shartni bajaradigan holatni ko`rib chiqaylik. 10-rasm: Chekli potensial to`siq 36 Rasmdan ko`rinib turibdiki, 𝑝 o`qining manfiy sohasida 𝑝 > 𝑝, 0 < 𝑝 < 𝑝 sohada esa 𝑝 < 𝑝, 𝑝 > 𝑝 sohada esa yana 𝑝 > 𝑝 shart bajariladi. Bunda zarra harakati ikki tomondan ham cheklanmagan bo`ladi. Chap tomondan kelayotgan zarra potensial to`siqga duch keladi. Bu zarra qandaydir ehtimol bilan o`ng tomonga ham o`ta oladi. Chunki, o`ng tomonda ham zarraning to`lqin funksiyasi mavjud. Chap tomondan kelayotgan zarraning to`lqin funksiyasi 𝛷 amplitudasi potensial to`siq sohasi 0 < 𝑝 < 𝑝 da kamayadi. Potensial to`siqdan tashqarida esa o`sha kamaygan amplituda bilan harakatni davom ettiradi. Bu hodisa kvant fizikasida tunnel effekti deyiladi. Demak, bog`lanmagan holat yuzaga kelishi uchun, zarra energiyasi 𝑝 > 𝑝 shartni bajarishi kerak ekan. Bog`langan holat ham ma`lum xususiyat;arga ega: ● Harakat cheksizlikda davom etadi ● To`lqin funksiyani normallshtirib bo`lmaydi ● Holatlar kvantlanmaydi. Ya`ni, uzluksiz spektr hosil bo`ladi. Yadro potensiallari uchun bog`langan va bog`lanmagan holatlar Yadro va zarralarning o`zaro ta`sirini va yadroning parchalanishini yadro potensiallari bilan tushuntirish qulayroq. Yadroda asosan ikkita potensial mavjud: Elektromagnit o`zaro ta`sir potensiali, ya`ni Kulon potensiali va kuchli o`zaro ta`sirni nisbatan aniq tavsiflovchi potensial, masalan: Wood-Saxon potensiali. Jarayonni tushunish uchun namunaviy chizmadan foydalansak ham bo`ladi. Bunda yadro ichi uchun potensial to`rtburchak potensial o`ra bilan almashtiriladi. Chunki, potensial o`ra yadroga qarab, biroz shakli o`zgarishi mumkin. Shu sababli nisbatan umumiy hol sifatida to`rtburchak potensial o`radan foydalanamiz. 37 11-rasm: Yadro uchun potensialning tahminiy ko`rinishi Yuqorida ko`rib chiqgan tushunchalarimizdan va yadro potensialining umumiy ko`rinishidan foydalanib bir nechta xulosalar chiqarish mumkin: ● Agar yadrodagi zarra energiyasi 𝑝0 < 𝑝1 < 0 orasida bo`lsa, yadro ichidagi zarra bog`langan holatda bo`ladi. Bu zarra yadrodan chiqib keta olmaydi. Bunda yadro turg`un bo`ladi. ● Agara zarra energiyasi, 0 < 𝑝2 < 𝑝3 bo`lsa, zarra yadroda bog`langan holatda bo`lmaydi. Bu zarra yadrodan tunnel effekti hisobiga chiqib keta oladi. ● 𝑝2 energiyali zarra tunnel effeekti hisobiga yadrodan chiqib ketishda, 𝑝0 − 𝑝 masofani bosib o`tadi. Bu radioaktiv parchalanishga mos keladi. ● Bu yerda 𝑝3 Kulon to`sig`ining balandligi. ● Yadrodan zarra chiqib ketishi uchun Kulon to`sig`idan katta energiyaga ega bo`lishi shart emas. 38 Demak, yadro uchun turg`un holat faqat 𝑝0 < 𝑝1 < 0 shart bajarilganda vujudga kelar ekan. Zarra energiyasi 𝑝 > 0 bo`lganda radioaktiv parchalanish vujudga keladi. Bunga misol sifatida 𝛼 parchalanishni keltirish mumkin. Bu jarayon quyidagicha yuz beradi. Ota yadro tunnel effekti hisobiga 𝛼 zarra va bola yadroga parchalanadi. Bu radioaktiv parchalanishni quyidagicha tasvirlash mumkin 12-rasm: Radioaktiv 𝛼 parchalanish Atom soni 𝑝 tahminan 200 bo`lgan yadro uchun Yadro uchun Kulon to`sig`ining 20 − 25 𝑀𝑒𝑉 . Yadrodan chiqayotgan 𝛼 zarralarning energiyasi esa tahminan 5 𝑀𝑒𝑉 atrofida. Bu energiyadagi zarra, klassik jihatdan qaraganda, yadrodan chiqib keta olmasligi kerak edi. Ammo, yuqoridagi ko`rgan kvant mexanikasidagi tunnel effekti hisobiga 𝛼 zarralar yadrodan chiqib keta oladi. Bu jarayon uchun grafik quyidagicha bo`ladi: 39 13-rasm: Radioaktiv 𝛼 parchalanish grafigi 1.3 KLASTERLANISH VA YADROLARDA STRUKTURALARNING HOSIL BO`LISHI. KLASTER 40 YADRO TUZILISHIDA KLASTERLANISH AHAMIYATI Odatada yadroni proton va neytronlardan iborat bir jinsli sistema deb ta`riflashadi elementar fizika kitoblarida. Aslida yadro juda murakkab sistema hisoblanadi. Yadrolarning Bu narsa yadrolarning klasterlanishi yadro klasterlanishida fizikasida yaqqol ko`rinadi. molekulalarga o`xshash strukturalarning paydo bo`lishini izohlaydi. Molekulalarda turli xil kimyoviy bog`lanishlar, murakkab aylanma va tebranma harakatlar mavjud. Undan tashqari molekulalar murakkab geometrik strukturalarga ega. Atomlar yadrosida ham shu kabi murakkablik bo`lishi mumkinmi? Mumkin! Bu narsa potensial energiyani minimal qiymatgacha tushirish, stabillikni yana ham oshirish uchun muhim ham hisoblanadi. Obyektlarning guruh-guruh bo`lib birlashishi deyarli barcha fizik masshtablarda kuzatiladi. Bizga ma`lum bo`lgan yuqori mashtablarda, masalan, inson tanasi, koinot va 2dF galaktikani o'rganish shuni ko`rsatdiki (Peacock et al., 2001), materiya ipga o`xshash strukturalarga birlashadi. Bu holatda ular katta portlashdan keyingi bir jinsli bo`lmaganlikdan paydo bo`lgan gravitatsion guruhlardir. Yulduzlarda iborat guruhlarning gallaktikalarga birikishi yoki gravitatsion kuchlar yordamida bog`langan sayyoralarning quyosh sistemasiga birikishi va ko`plab shu kabi birikishlar shu sistemalar o`lchamini qisqartirishiga olib keladi. Atomlar suyuqlik va gazlarda molekulalarni hosil qiladi, qattiq jismlarda esa kristallarni hosil qiladi. Adronlar o`zlarining ichida faqat ma`lum sondagi kvarklarni qamrab oladi ( 2 yoki 3 ta). Ushbu qonuniyat, ya`ni o`zaro guruh-guruh bo`lib birlashib yangi guruhlarni hosil qilish qonuniyati, yadrolar uchun ham tegishli bo`lmasligi juda hayratlanarli bo`lar edi. Yadro klasterlanishini o'rganish Rezerford tomonidan alfa nurlanishining kashf etilishi (Rutherford, 1899) va kvant mexanikasining rivojlanishi bilan boshlandi. Gamov (Gamow, 1928) va mustaqil ravishda Gurney va Kondon (Gurney and Condon, 1928) 𝛼-zarrachani parchalanayotgan yadro ichidan kvant mexanikasidagi tunnel effekti hisobiga chiqib keladi deb ta'rifladilar. Taxminan 41 o'n yil o'tgach, Uiler (Wheeler, 1937a) protonlar va neytronlarning fermion kvant statistikasini saqlab qolishlariga imkon beradigan a-klasterlarni va boshqa klaster guruhlarini tavsiflash uchun rezonansli guruh usulini ishlab chiqdi. Keyin Xafstad va Tellerning (Hafstad and Teller, 1938) ishlari paydo bo'ldi, ular juftjuft 𝑝 = 𝑝 yadrolarini 𝛼-klaster nuqtai nazaridan tavsifladilar. 𝑝 = 4𝑝 {𝑝 = 2,3,4. . . }, 𝑝 = 𝑝 yadrolarning bo`g`lanish energiyasini tekshirish, alfa-alfa bog`lanishlarning mumkin bo`lgan bog`lanishlar soni va yadrolarda bo`g`lanish energiyasi uchun chiziqli qonuniyatni ochib berdi (14-rasmga qarang). 14-rasm: (Tepada) Hafstad va Teller (Hafstad and Teller, 1938) taklif qilganidek, bog`lanish energiyalari, mumkin bo`lgan alfa-zarrachalar bog`lanishlari soniga bo`gliq holda chizilgan. 8Be uchun bitta bog`lanish, 12C uchun 3 ta va 16O uchun 6 ta bog`lanishlar mavjud va boshqalar uchun ham shu kabi... (Pastda) alfa-zarrachalarning mumkin bo`lgan bog`lanishlari. Xuddi shu yo'ldan yurib, Dennison to`g`ri burchakli tetraedr qirralarida to'rtta 𝛼 -klasterlar bo'yicha 16 𝑝 ning quyi holatlarining modelini taklif qildi(Dennison, 1940, 1954)(15-rasm). Undan ham kichik o`lchamlarda Margenau effektiv 𝛼 -klasterlar 𝛼−𝑝 uchun Slaterning determinant to'lqin funksiyasidan o'zaro ta'sirini hisoblashda foydalangan (Margenau, 1941). 42 15-rasm: 16 𝑝 yadroda to'rtta alfa zarracha klasterlarining joylashishi. Bir necha yil o'tgach, Morinaga α-klasterlarning sferik bo'lmagan va hatto chiziqli zanjirlari α-zarraga o'xshash yadrolarning ba'zi holatlarini tavsiflashi mumkin (Morinaga, 1956)ligini aytdi. Bu holatda yadrodagi 𝛼-klasterlari chiziqli holatda joylashadi. Aynan shu holatda joylashishi ham yadroning ba`zi holatlarni tavsiflashi mumkinligini ta`kidlagan. Bunday holatga nomzodlardan biri 12 𝑝ning ikkinchi 0+ holati edi. Bu holat Hoyl tomonidan aytilgan edi. U yulduzlardagi 3 ta 𝛼 zarra reaksiyasi kuchayishi uchun javobgar. Bu holat ko`p o`tmay eksperimental ravishda ham kuzatildi.(Cook et al., 1957). Ushbu nazariy ishlanmalar bilan bir vaqtda yangi tajribalar elastik 𝛼−𝑝 sochilish bo'yicha muhim ma'lumotlarni taqdim etdi. (Afzal et al., 1969; Heydenburg and Temmer, 1956; Nilson et al., 1958). Bu, o'z navbatida, effektiv 𝛼 − 𝑝 o'zaro ta'sirining rivojlanishiga olib keldi (Ali and Bodmer, 1966). 43 Xuddi shu vaqt ichida Brink 𝛼-klaster uchun Marnjo Slater determinant to'lqin funksiyasidan va umumiy rezonansli guruh modelidagi qiyin hisob kitoblarni soddalashtirish uchun generator koordinatalari usulidan foydalangan (Brink, 1966a). Generator koordinatalari usuli va rezonansli guruh usuli ekvivalentligi keyinchalik Xoriuchi (1970) tomonidan aniqlandi(Horiuchi, 1970). α-parchalanish uchun Klark va Vang og'ir yadrolar sirti atrofida α-klaster hosil bo'lish ehtimolligini hisoblashdi (Klark va Vang, 1966). Ayni paytda Ikeda, Takigawa va Xoriuchi α-klasterlanish, α klasterlar parchalanish chegaralariga yaqin joyda paydo bo'lganligini payqashdi va ular Ikeda diagrammasi (Ikeda va boshq., 1968) deb nomlangan diagrammani taqdim etishdi. 16-rasm: Ikeda diagrammasi (Ikeda va boshqalar, 1968). Har bir parchalanish chegarasida (MeV da) paydo bo'ladigan klaster tuzilmalari ko'rsatilgan. Xuddi shu tushunchalardan so'ng klasterlanishni o'rganish protonlarga boy va neytronlarga boy tizimlarda davom ettirildi. Tegishli holatlarda klasterlar va ortiqcha neytronlar yoki protonlar zaif bog'langan tizimlar hisoblanadi. 44 Yadro klasterlanishiga oid bir qator maqolalar nashr etilgan (Akaishi va boshq., 1986; Bek, 2010, 2012, 2014; Freer, 2007; Funaki va boshq., 2015; Xoriuchi va boshq., 2012; fon Oertzen va boshq., 2006). Ushbu maqolaning maqsadi so'nggi bir necha yil ichida sodir bo'lgan muhim voqealar haqida keng ma'lumot berishdir. Joy yetishmasligi sababli tadqiqotning barcha yo'nalishlarini batafsil yoritib bo'lmaydi. Eksperimental kuzatilgan hodisalar Agar yengil yadrolarning nisbiy bo`g`lanish energiyasi, ya`ni, bitta nuklonga to`g`ri keluvchi bog`lanish energiyasini ( 𝑝 = 𝑝𝑝 /𝑝, bu yerda 𝑝𝑝 - nisbiy bog`lanish energiyasi, 𝑝 - esa to`la bog`lanish energiyasi, 𝑝- yadrodagi protonlar soni) tekshirsak (17-rasmga qarang.), so`ng protonlarning juft sonli tizimlari uchun bog`lanish energiyasi yuqori ekanligiga e`tibor qaratsak, juft va teng sonli proton va neytronlardan iborat yadrolarda bo`g`lanish energiyasi maksimal ekanligini payqaymiz. Masalan: 4 𝑝𝑝, 8 𝑝𝑝, 12 𝑝… kabi yadrolar uchun shunday. Bundan shunday xulosaga kelish mumkinki, ushbu yadrolarning barchasi α - zarrachalardan tashkil topgan(17-rasm). Dastlabki yadro modellarida 𝛼 zarracha muhim rol o'ynashi mumkinligini ko'pchilik taxmin qilishgan. Masalan, 1938-yildagi Hafstad va Teller (Hafstad va Teller, 1938) ishlarida strukturalari 𝛼 8 𝑝𝑝, 12 𝑝 va 16 𝑝 yadrolarning mumkin bo'lgan zarralar yordamida qurilgan. Ushbu dastlabki tadqiqotda yengil yadrolarda molekulyar strukturalar mavjudligini taklif qilingandi. Bunda, 𝛼 zarrachalar yadrolari o'rtasida neytronlar, hatto neytron kovaklar almashinishi mumkinligi tahmin qilingan. Ushbu asosiy g'oyalar amaldagi eksperimental dasturlarning aksariyat qismi uchun harakatlantiruvchi kuch bo`lib turibdi. 45 17-rasm: Yengil yadrolar uchun bir nuklonga mos keluvchi bog`lanish energiyasi grafigi Yengil yadrolarning klasterlanishi bo`yicha eksperimental dalillar anchagina. Eng sodda holat uchun 8 𝑝𝑝 ning ikkita 𝛼 zarradan tashkil topgan holatini keltirish mumkin. Bu gantelsimon strukturani eslatadi. Bu holatni eksperimental jihatdan o`lchashda inersiya momentidan foydalaniladi. Bunda inersiya momentining o`qlar bo`yicha nisbati 2: 1 ni tashkil qiladi. bog`lanish energiyasi juda katta (∼ 28 𝑝𝑝𝑝) shuning uchun yadrolari 4 𝑝𝑝 + 𝑝 va 4 ( 4 12 zarraning 7 𝑝𝑝 va 𝑝𝑝 𝑝𝑝 + 𝑝 klaster strukturasidan tashkil topadi. Bunda 𝑝 va 𝑝 mos ravishda deytriy ( struktura 6 𝛼 2 𝑝) va ( 3 𝑝) yadrolari. Eng mashhur klaster 𝑝 uchun Hoyl holati hisoblanadi. Bunda 12 𝑝 yadrosi 3 ta 𝛼 zarra 𝑝𝑝) ning yadro reaksiyasidan hosil bo`ladi deb hisoblanadi. Bu holat 7,65 𝑝𝑝𝑝 energiyada hosil bo`ladi. Bu holat Hoyl tomonidan tabiatda 12 𝑝 ning ko`pligini tushuntirish uchun taklif qilingan. Keyin bu holat Cook ( 1957) 46 tomonidan 1957-yilda, bashorat qilingan energiyaga yaqin energiyada o`lchangan. 12 𝑝 yulduzda 3 ta 𝛼 zarraning ketma-ket yadro reaksiayalari hisobiga paydo bo`ladi. Bunda dastlabki ikkita 𝛼 zarradan 8 𝑝𝑝 yadrosi hosil bo`ladi. Undan so`ng bu yadro parchalani ketishidan oldin uchunchi radiatsion qamrash reaksiyasi yuz beradi. Bu hodisa asosan 7,65 𝑝𝑝𝑝 energiyalarda yuz beradi. Shundan so`ng Bu 12 12 𝑝 o`zining asosiy holatiga radioaktiv nurlanish orqali tushadi. 𝑝 ning 3 ta 𝛼 4 zarradan iborat strukturasini 𝑝𝑝+8 𝑝𝑝 parchalanishning ostona energiyasida kuzatish mumkinligini anglatadi. Bunda 12 𝑝 o`zining eng katta radiusiga ega bo`ladi. Ushbu holatda 4 𝑝𝑝 yadrosi kvazi-erkin holatda bo`ladi. 1960 - yillarda og`ir ionlarni tezlashtirishda yaxshi natijalarga erishildi. Bunda tezlatgichlarda ionlar tezligini silliq ravishda oshirish va reaksiya kesimini o`lchash mumkin bo`ldi. Shunisi e`tiborga loyiqki, tajribalarda silliq o`zgarish kuzatilishi o`rniga bir qancha rezonans holatlar kuzatilgan. 12 12 𝑝 uchun 12 𝑝+ 𝑝 reaksiyada rezonans kengligi tahminan ∼ 100 𝑝𝑝𝑝 ekanligi kuzatildi. Bu narsa yadroviy o`tishidan ancha katta bo`lgan bo`lganini anglatadi. Bu narsa 12 𝑝+ 12 24 𝑝𝑝 oraliq sistema hosil 𝑝 klaster struktura sifatida talqin qilindi. Bu strukturani quyidagi rasmda namunaviy tarzda ko`rish mumkin: 18-rasm: 24 𝑝𝑝 ning 12 𝑝+ 12 𝑝 klaster strukturasi. 47 Xulosa sifatida shuni aytish mumkinki, yengil yadrolarda yadro o`zini klaster strukturalardan iborat tizim sifatida namoyon qiladi. proton va neytronlar soni juft va teng bo`lgan tizimlarda 𝛼 zarrachalardan iborat klaster strukturasi eng maqbul struktura hisoblanadi. Netronga boy yadrolarda klaster strukturalari parchalanish ostona energiyasiga yaqinida hosil bo`ladi. Bu tizimarda ushbu strukturalarning paydo bo`lishini quyidagi xarakeristik rasm orqali ko`rishimiz mumkin: 19-rasm: Neytronga boy tizimlarda klaster strukturasi. Qizil valent neytronlar, ko`k markaz(yadro) neytonlari Bunda sferik shakldagi sistemada, tashqi qobiqda joylashgan valent(qizil) neytronlar markaz neytronlari (ko`k) bilan o`zaro ta`sirini maksimallashtirish uchun klaster strukturani hosil qiladi. Klaster struktura hosil bo`lgandan so`ng valent(qizil) neytronlar markaz(ko`k) neytronlariga eng yaqin holatga erishadi. 48 II BOB. 10B YADRONING (p+9Be ) KONFIGURATSIYA UCHUN BOG`LANGAN HOLAT TOʻLQIN FUNKSIYA TENGLAMASINI ANIQLASH.. 2.1 10B yadrosining mavjud bogʻlangan holatlari va ularning tavsiflari. 10 𝑝 yadrosi toq-toq yadro hisoblanadi. Unda protonlar va neytronlar soni o`zaro teng va toq. Ya`ni, 𝑝 = 𝑝. Yadroda 5 ta proton va 5 ta neytron bor. 10 𝑝 yadrosining massasi 10,01294 𝑝. 𝑝. 𝑝 ga teng. Bunda 1𝑝. 𝑝. 𝑝 = 1,66 × 10−27 𝑝𝑝ga teng. 10 𝑝 yadrosining spektri izotopik spinlar 𝑝 = 0 va 𝑝 = 1 bo`lgan holatlarni o`z ichiga oladi. Qobiq modeli nuqtai nazaridan, u (1𝑝)4 (1𝑝3/2)6 strukturaga ega. Asosiy holatining impuls momenti 𝑝 = 3. 11 rasmda 10 𝑝 yadrosining asosiy xarakteristikalarini ko`rish mumkin. Bunda 49 birinchi energetik uyg`ongan sath 0,7184 𝑝𝑝𝑝 energiyaga to`g`ri keladi. Bunda uning impuls momenti 𝑝 = 1. Izotopik spini esa 𝑝 = 0. Bu sath bog`lanagan holatga to`g`ri keladi. Bu stahdan u 𝛾 foton chiqarib quyi asosiy sathga o`tadi. Bu sathda yashash vaqti 1,020 𝑝𝑝𝑝𝑝 atrofida. Ikkinchi energetik uyg`ongan sath 1,7401 𝑝𝑝𝑝 ga tog`ri keladi. Bunda uning impuls momenti 𝑝 = 0ga teng. Bu sath ham bog`langan holatga to`g`ri keladi. Uning izotopik spini 𝑝 = 1 ga teng. Bu sathda ham u ko`p qolmaydi. Tezda 𝛾 foton chiqarib birinchi sathga o`tadi. Uchinchi uyg`ongan energetik sathi 2,1543 𝑝𝑝𝑝 ga mos keladi. Bu sath uchun impuls momenti 𝑝 = 1 ga teng. Izotopik spini esa 𝑝 = 0 ga teng. Bu holatda ham 𝛾 foton chiqarib quyi asosiy sathga o`tadi. Bu sath ham bog`langan sath hisoblanadi. To`rtinchi uyg`ongan energetik sathi 3,581 𝑝𝑝𝑝 ga mos keladi. Bu sath uchun impuls momenti 𝑝 = 2 ga, izotopik spini esa 𝑝 = 0 ga teng. Bu sath ham bog`langan holatga mos keladi. Bu sathdan ham 𝛾 foton chiqarib quyi asosiy sathga o`tadi. Bu haqadagi to`liq ma`lumotni 21-rasmdan olishimiz mumkin. Bu jadvaldagi birinchi ustun energetik sathlarga mos keladi. Ikkinchi ustun esa impuls momenti 𝑝 va izotopik spin 𝑝 ga mos keladi. Biz uchun muhimi yana to`rtinchi ustun hisoblanadi. Bu ustun parchalanish va nurlanishlarni ko`rsatadi. 50 20-rasm: 10 𝑝 yadrosining xarakteristikalari 51 21-rasm: 10 𝑝 yadrosining xarakteristikalari, parchalanish kanallari 52 9 9 𝑝𝑝 yadrosida 4 ta proton va 5 ta neytron bor. Atom massasi 9,0121 𝑝. 𝑝. 𝑝. 𝑝𝑝ning asosiy parametrlari quyidagi jadvalda keltirilgan: 22-rasm: 9 𝑝𝑝 yadrosining xarakteristikalari 2.2 p+9Be konfiguratsiya uchun Shredinger tenglamasi. 53 10 𝑝 yadrosi turli klaster strukturalardan tashkil topgan. Biz bu ish doirasida 𝑝 + 9 𝑝𝑝 struktura uchun bog`langan holatlar to`lqin funksiyalarini aniqlashimiz kerak. 𝑝 + 9 𝑝𝑝 klaster struktura shuni anglatadiki, 10 𝑝 yadrosi ichida 9 𝑝𝑝 va 𝑝 dan iborat struktura ham qandaydir ehtimollik bilan mavjud. Bu struktura 10 𝑝 yadrosi ichida bog`langan holatda bo`ladi. Keling ushbu holatni xarakteristik chizma orqali ko`rib chiqaylik. 23-rasm: 𝑝 + 9 𝑝𝑝 klaster struktura uchun xarakteristik chizma 23 - rasmdan ko`rinib turibdiki bizda ikkita hisoblash sistemasi mavjud. Bittasi Laboratoriya sistemasi, ikkinchisi Massa markazi sistemasi. Biz uchun tenglamalarni Massa markazi sistemasi uchun yozganimiz qulay. Buning uchun biz o`sha sistemaga o`tib olamiz. Hozirda masalamiz ikki jism masalasiga mos tushadi. Shu sababli keltirilgan massani topib olishimiz kerak 𝑝𝑝 2.1 𝜇 = 𝑝+𝑝 Bu yerda 𝜇 keltirilgan massa, 𝑝esa massasi. 9 𝑝𝑝 ning massasi, m esa 𝑝protonning 54 Shu sistema uchun Kulon qonunini yozamiz: 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 = 𝑝𝑝1 𝑝2 𝑝2 = 𝑝 ⋅ 4 ⋅ 1 ⋅ 𝑝2 2.2 𝑝2 𝑝2 Bu yerda 𝑝1 , 𝑝2 Atom soni hisoblanadi. Ya`ni, atomning Mendeleyev davriy jadvalidagi tartib raqami. Bu raqam 9 𝑝𝑝 uchun 4. Proton uchun 1. 𝑝 esa elementar zaryad. Uning qiymati 1.6 × 10−19 𝑝ga teng. Endi Wood-Saxon potensialini yozaylik. Wood-Saxon potensialining ko`rinishi quyidagicha edi: 𝑝0 2.3 𝑝 − 𝑝𝑝 1 + 𝑝𝑝𝑝 ( 𝑝 ) Bu yerda 𝑝0 potensial o`raning chuqurligi. 𝑝 yadroning "sirt qalinligi" ni 𝑝𝑝𝑝 = − ifodalovchi uzunlik. 𝑝𝑝 yadro radiusi. Yadro radiusi 𝑝𝑝 quyidagi formula orqali hisoblanar edi: 𝑝𝑝 = 𝑝0 𝑝1/3 2.4 Bu yerda 𝑝0 = 1,25 𝑝𝑝 = 1,25 × 10−12 𝑝. 𝑝 yadroning atom soni. 10 𝑝 yadrosi uchun bu raqam 𝑝 = 10 ga teng. U holda yadro radiusi 𝑝𝑝 = 𝑝0 𝑝1/3 = 1,25 × 10−12 𝑝 × 101/3 = 2,693 × 10−12 𝑝 2.5 U holda yadro uchun umumiy potensial quyidagicha bo`ladi: 𝑝(𝑝) = 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 + 𝑝𝑝𝑝 2.6 Endi shu holat uchun Shredinger tenglamasini yozamiz: ℏ2 𝑝(𝑝 + 1)ℏ2 2.7 𝑝′′(𝑝) − 𝑝(𝑝) + [𝑝 − 𝑝(𝑝)]𝑝(𝑝) = 0 2𝑝 2𝑝𝑝2 Bu yerda 𝜇 keltirilgan massa va 𝑝(𝑝) esa 𝑝(𝑝) = 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 + 𝑝𝑝𝑝 ga teng. 𝑝(𝑝) ni quyidagicha yozsa ham bo`ladi: 55 𝑝𝑝1 𝑝2 𝑝2 2.8 𝑝0 𝑝 − 𝑝𝑝 𝑝2 1 + 𝑝𝑝𝑝 ( 𝑝 ) Endi 2.7 - tenglamani yechishimiz kerak. Biroq bu tenglamani analitik yo`l 𝑝(𝑝) = 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 + 𝑝𝑝𝑝 = − bilan yechib bo`lmaydi. Shu sababli bu tenglamani kompyuterda sonli usul bilan yechamiz. Agar spin-orbital o`zaro ta`sirni ham inobatga olsak, ifodani quyidagicha yozish mumkin. ћ2 𝑑2 𝑙(𝑙 + 1) − [ ] 𝜑𝑙𝑗 (𝑟) + [𝑉0 (𝑟) + 𝑉𝑐 (𝑟) + (𝑙⃗𝑠⃗)𝑉𝑠𝑜 (𝑟)]𝜑𝑙𝑗 (𝑟) 2𝑚𝑎𝑏 𝑑𝑟 2 𝑟2 = = 𝜀𝑎𝑏 𝜑𝑙𝑗 (𝑟) 2.9 Bu yerda (𝑙⃗⃗𝑠⃗) = [𝑗(𝑗 + 1) − 𝑙(𝑙 + 1) − 𝑠(𝑠 + 1)]/2 ga teng. Ushbu tenglama chegaraviy quyidagicha shartlarni 𝜑𝑙𝑗 (𝑟 qanoatlantirishi kerak. Chegaraviy shartlar = 0) = 𝜑𝑙𝑗 (𝑟 = ∞) = 0. Undan tashqari yuqorida aytdikki bog`langan holat to`lqin funksiyasini normallashtirsa bo`ladi. Uni quyidagicha normallashtiramiz: ∞ 2.10 2 𝑑𝑟|𝜑𝑙𝑗 (𝑟)| = 1 ∫ 0 Spin orbital o`zaro ta`sir qo`shilganidan so`ng. Bizning markaziy maydon potensialimiz o`zgardi. U quyidagi ko`rinishni oldi: 𝑉(𝑟) = 𝑉0 (𝑟) + 𝑉𝑐 (𝑟) + (𝑙⃗𝑠⃗)𝑉𝑠𝑜 (𝑟) 2.11 Bu yerda 𝑉0 (𝑟) va 𝑉𝑠𝑜 (𝑟) lar mos ravishda markaziy maydon (ya`ni Wood-Saxon) va spin orbital o`zaro ta`sir potensiallari. Ularni quyidagicha yozamiz: 𝑉0 (𝑟) = 𝑉0 𝑓0 (𝑟), va 𝑉𝑆 (𝑟) = −𝑉𝑆𝑂 ( ћ 𝑚𝜋 𝑟−𝑅𝑖 Bu yerda 𝑓𝑖 (𝑟) = [1 + ( 𝑎𝑖 )] −1 2 1 𝑑 ) 𝑐 𝑟 𝑑𝑟 𝑓𝑠 (𝑟) ga teng. 56 Bu yerda spin orbital o`zaro ta`sir Kompton to`lqin uzunligi orqali yozilgan: ћ 𝑚𝜋 𝑐 = 1.414 𝑓𝑚. III BOB. 10B YADRONING (p+9Be ) KONFIGURATSIYA UCHUN BOGʻLANGAN HOLAT TOʻLQIN FUNKSIYASINI HISOBLASH. 3.1 Fortran tilida hisoblash dasturi Bu 2.7 tenglamani analitik yo`l bilan yechib bo`lmasligi aniq bo`lgandan so`ng uni sonli usullar bilan yechamiz. Bu sonli usul uchun fortran dasturlash tilida yechishimizga to`g`ri keladi. Aslida qaysi daturlash tilida masalani hal qilishning ahamiyati yo`q. Ammo ko`pchilik fiziklar fortran dasturlash tilini afzal ko`radi. Bu til o`zining aniq hisob kitob natijalari bilan boshqa tillardan ajralib turadi. Umuman olganda yadro fizikasi sohasida Shredinger tenglamasini har yechish bo`yicha dasturlar tuzib qo`yilgan. Biz bu borada qaytadan ish qilishimiz shart emas. Shunchaki mavjud imkoniyatlardan to`g`ri foydalansak bo`ldi. Yadro fizikasida yadro uchun bog`langan holat to`lqin funksiyasini hisoblashimiz zarur edi. Ko`pchilik yadro tadqiqotchilari bu borada LOLA dasturini afzal ko`rishadi. Biz ham bu borada ushbu dasturdan foydalanamiz. Bu dasturning bizning hisob kitoblarimiz uchun kerak bo`lgan ko`rinishi quyidagi fayllardan tashkil topadi: 24-rasm: Hisoblash algoritmi fayllarining umumiy ko`rinishi Bu yerda biz uchun muhim bo`lgan 2 ta fayl bor. Bular datta va INP fayllari. Ushbu fayllar tenglamaga doir asosiy ma`lmotlarni kiritish uchun zarur. 57 Demak, ishni datta faylining ichki qismi bilan tanishishdan boshlaymiz. Buning uchun ushbu faylni Блокнот dasturi yordamida ochamiz. U quyidagi ko`rinishga ega. 25-rasm: datta faylining Блокнот dasturidagi ko`rinishi Bu yerda biz uchun muhim 4 ta narsa bor. Bularni quyidagi rasm orqali ajratib ko`rsatamiz. 26-rasm: datta faylining Блокнот dasturidagi ko`rinishi. Bu yerda 6.585 soni yadroning bog`lanish energiyasini ko`rsatadi. Biz ushbu parametrning asosiy va uyg`ongan holatlar uchun turlicha qiymatlarini ishlatib hisoblashlarni amalga oshiramiz. 1.35 soni yadro radiusini aniqlashda ishlatiluvchi 𝑝 = 𝑝0 𝑝1/3 formuladagi 𝑝0 ni ifodalaydi. Biz ushbu parametrning 3 ta qiymati: 𝑝0 = 1.15 𝑝𝑝, 𝑝0 = 1.25 𝑝𝑝 va 𝑝0 = 1.35 𝑝𝑝 lar uchun hisoblashlarni amalga oshiramiz. Yuqoridagi rasmda biz uchun muhim bo`lgan yana bir son bu 0.70 hisoblanadi. Bu son Wood-Saxon potensialidagi 𝑝ning 58 qiymatini ifodalaydi. Bu parametr uchun ham mos ravishda 3 ta qiymatni ishlatamiz. Bular 𝑝 = 0.60, 𝑝 = 0.65 va 𝑝 = 0.70 lardir. Endi ikkinchi fayl INP bilan tanishsak. Bu faylning Блокнот dasturidagi ko`rinishi quyidagicha 27-rasm: INP faylining Блокнот dasturidagi ko`rinishi Bu yerda biz uchun muhim bo`lgan narsalarning 3 tasi bilan yuqorida tanishdik. Bular 6.585 (bog`lanish energiyasi), 1.35 (𝑝0 ) va 0.70 (𝑝) edi. Yana bilishimiz zarur bo`lgan 3 ta son qoldi. Bular 0, 1 va 3. Bu raqamlardan 0 tugunlar sonini ifodalaydi. Biz hisoblashlarni tugun yo`q 0, 1 ta, 2ta va 3ta tugun bo`lgan holat uchun hisoblaymiz. Demak, 0 ning qiymati har xil sonlarni qabul qilishi mumkin. Bular masala shartidagi tugunlar soniga qarab o`zgaradi. Keyingi son bu 1. Bu son masala shartidagi 𝑝 ni ifodalaydi. Hozirgi vaziyatda 𝑝 = 1. Masala shartiga qarab o`zgarishi mumkin. Keyingi son 2𝑝ni ifodalaydi. Bizning holda 2𝑝 = 3 . Masala shartiga qarab 2𝑝ning qiymati o`zgarishi mumkin. Biz asosan 2𝑝 uchun 1 va 3 ni ishlatamiz. Bunda 𝑝 mos ravishda 1/2 va 3/2 qiymatlarga ega bo`ladi. 59 Masala shartlarini datta va INP fayllariga kiritib bo`lgandan so`ng SHUH faylini ochamiz. Bu fayl bizga fbwf faylini hosil qilib beradi. 28-rasm: SHUH va fbwf fayllari Hisoblash natijalari fbwf faylida joylashgan. Bu faylni Блокнот dasturida ochamiz. 29-rasm: fbwf faylining ko`rinishi Bu yerdagi 50.19 soni Wood-Saxon potensialidagi 𝑝0 ni ifodalaydi. Birinchi ustun 𝑝 ni, ikkinchi ustun esa unga mos bo`lgan Ф ni (to`lqin funksiyaning qiymatini) ifodalaydi. Biz ushbu qiymatlar yordamida kerakli grafiklarni chizamiz. 3.2 Hisoblash natijalari 60 Tuzilgan dastur yordamida 10B yadrosining jadvalda ko`rsatilgan bog`langan holatlari to`lqin funksiyalarini hisoblab topildi. Bunda har bir holat uchun Wood-Saxon potensiali geometrik parametrlarining 3 ta qiymati, ya`ni: quyi (𝑝 = 1.15 , 𝑝 = 0.60), standart (𝑝 = 1.25 , 𝑝 = 0.65) va yuqori (𝑝 = 1.35 , 𝑝 = 0.70) qiymatlari uchun hisoblashlar amalga oshirildi. E`tiborga olish kerakki, keltirilgan parametrlarning quyi va yuqori qiymatlari amaldagi chegaraviy qiymatlar hisoblanadi. Topilgan bog`langan holat to`lqin funksiyalarini ushbu holatlarning o`rtacha kvadratik radiusini hisoblab topish uchun qo`llandi. Bog`langan holat o`rtacha kvadratik radiuslari quyidagi formula orqali hisoblandi. ∞ 2 < 𝑝 >= ∫ 3.1 Ф ⋅ 𝑝2 ⋅ Ф∗ 𝑝𝑝 0 Quyidagi jadvalda hisob kitoblarni amalga oshirishda foydalanilgan ma`lumotlar keltirilgan. № Ex (MeV) Eb (MeV) (J+, l) j n (bosh q n.) nl nC nlj (tugunla (spektra r soni) l bosh kvant son) 1 0 6.5859 3+,1 3/2 1 1 0 0 1 1p3/2 2 0.71835 5.86755 1+,1 1/2 1 1 0 0 1 1p1/2 3 0.71835 5.86755 1+,1 3/2 1 3 0 1 2 2p3/2 4 1.74015 4.84575 0+,1 3/2 1 5 0 2 3 3p3/2 5 2.1543 1+,1 3/2 3 7 1 4 4p3/2 4.4316 3 3-jadval: 10B ning asosiy va uyg`ongan holatlariga doir ma`lumotlar 3-jadval asosida hisoblangan bog`langan holat to`lqin funksiyasining sonli qiymatlarini 3.1 ifodani ishlatgan holda yadroning o`rtacha kvadratik 61 radiusini hisoblashga qo`llashimiz natijasida quyidagi jadval ma`lumotlariga ega bo`lamiz. Birinchi Ikkinchi Uchinchi Birinchi uyg`ongan 𝐸1 = uyg`ongan 𝐸2 = uyg`ongan 𝐸3 = Asosiy uyg`ongan 𝐸0 = 6.586,𝑙 = 𝐸1 = 5.867,𝑙 = 5.867,𝑙 = 1,𝑗 = 4.845,𝑙 = 1,𝑗 = 4.431,𝑙 = 1,𝑗 = 1,𝑗 = 3/2 1,𝑗 = 1/2 3/2 3/2 3/2 𝑟, 𝑎 𝑟 = 1.15, 𝑎 = 0.60 2,726941135 2,776880125 3,373951275 3,908998234 4,293741934 𝑟 = 1.25, 𝑎 = 0.65 2,878828762 2,931644703 3,559823086 4,129095953 4,53985011 𝑟 = 1.35, 𝑎 = 0.70 3,027552524 3,083170826 3,741045009 4,34342336 4,77950443 1,83% 23,72% 43,34% 57,45% Asosiy holatga nisbatan radiusning o`sib borishi (%) 4-jadval: 10B yadrosining o`rtacha kvadratik radiuslari To`lqin funksiya natijalarini grafik ko`rinishda tasvirlasak quyidagi ko`rinishga keladi: Asosiy holat uchun: 30-rasm: Asosiy holat uchun bog`langan holat radial to`lqin funksiyasi 𝜑𝑛𝑙𝑗 (𝑟) . n=1, lp=1, jp=3/2 holat uchun. Wood-Saxon potensialida 𝑝 = 1.15 , 𝑝 = 0.60, 𝑝 = 1.25 , 𝑝 = 0.65 va 𝑝 = 1.35 , 𝑝 = 0.70 holatlar uchun hisoblangan. Birinchi uyg`ngan holat uchun 62 31-rasm: Birinchi uyg`ongan holat uchun bog`langan holat radial to`lqin funksiyasi 𝜑𝑛𝑙𝑗 (𝑟) . n=2, lp=1, jp=1/2 holat uchun. Wood-Saxon potensialida 𝑝 = 1.15 , 𝑝 = 0.60, 𝑝 = 1.25 , 𝑝 = 0.65 va 𝑝 = 1.35 , 𝑝 = 0.70 holatlar uchun hisoblangan. 32-rasm: Birinchi uyg`ongan holat uchun bog`langan holat radial to`lqin funksiyasi 𝜑𝑛𝑙𝑗 (𝑟) . n=2, lp=1, jp=3/2 holat uchun. Wood-Saxon potensialida 𝑝 = 1.15 , 𝑝 = 0.60, 𝑝 = 1.25 , 𝑝 = 0.65 va 𝑝 = 1.35 , 𝑝 = 0.70 holatlar uchun hisoblangan. Ikkinchi uyg`ongan holat uchun 63 33-rasm: Ikkinchi uyg`ongan holat uchun bog`langan holat radial to`lqin funksiyasi 𝜑𝑛𝑙𝑗 (𝑟) . n=3, lp=1, jp=3/2 holat uchun. Wood-Saxon potensialida 𝑝 = 1.15 , 𝑝 = 0.60, 𝑝 = 1.25 , 𝑝 = 0.65 va 𝑝 = 1.35 , 𝑝 = 0.70 holatlar uchun hisoblangan. Uchinchi uyg`ongan holat uchun 34-rasm: Uchinchi uyg`ongan holat uchun bog`langan holat radial to`lqin funksiyasi 𝜑𝑛𝑙𝑗 (𝑟) . n=4, lp=1, jp=3/2 holat uchun. Wood-Saxon potensialida 𝑝 = 1.15 , 𝑝 = 0.60, 𝑝 = 1.25 , 𝑝 = 0.65 va 𝑝 = 1.35 , 𝑝 = 0.70 holatlar uchun hisoblangan. 64 36-rasm: Umumiy grafik ( 𝑝 = 1.25, 𝑝 = 0.65 ) Xulosa 65 Rasmlardan shuni kuzatish mumkinki, uyg`ongan holat energetik satxi (energiyasi) oshib borishi bilan to`lqin funksiya o`ng tomonga (katta masofalarga) yoyilib borayapti. Buni grafikda ko`rsatilganidek, to`lqin funksiya o`rkachning siljib borishidan ham tushunsa bo`ladi. Bu hodisa uyg`ongan holat energetik satxi (energiyasi)ning oshib borishi bilan yadroning o`lchamlari oshib borayotganidan dalolat beradi. Boshqach qilib aytganda, 10B yadrosi ishib boradi va nihoyat 10B9Be+p ostona energiyasiga yetganda u 9Be va p kabi bo`laklarga parchalanib ketadi. Buni ushbu to`lqin funksiyalar yordamida hisoblab topilgan yadroning har xil bo`g`langan holatlari uchun o`rtacha kvadratik radiuslarining o`zgarish qonuniyatidan ham bilsa bo`ladi. 2-jadvalda mazkur o`rtacha kvadratik radiuslar qiymatlari keltirilgan. Jadvaldan ko`rinib turibdiki, uyg`ongan holat energiyasining oshib borishi bilan, haqiqatan, yadroning radiusi oshib borayapti. Va bu tendensiya asosiy holatga nisbatan yuqori uyg`ongan holatlarda borib 1.5 baravargacha yetayapti. Aytilganlardan quyidagi fizik ma`nolarni keltirib chiqarsa bo`ladi: 1. Yuqori uyg`ongan holatlarda 10 B yadrosi yana ham yaqqol 9 Be+p klasterlashgan holatda namoyon bo`ladi. 2. So`nayotgan yulduzlarda, harorat pasayib borishi bilan, ya`ni 9Be+p nisbiy tezligining kamayib borishi bilan asosiy 9Be(p,)10B yadroviy reaksiyasi asosan 10 B yadrosining yuqori uyg`ongan holatlarga radiatsion qamrash orqali amalga oshadi. Natijada yulduzning gamma nurlanish spektri vaqt o`tishi bilan quyi energiya sohasiga siljish kuzatiladi. Foydalanilgan adabiyotlar 66 1. Kvant mexanikasi, M. M. Musaxanov, A. S. Rahmatov. Toshkent-2011. 2. Energy levels of light nuclei A=5-10. F. Ajzenberg-Selove. University of Pennsylvania, Philadelphia, Pennsylvania 19104-63, USA. 3. Microscopic Clustering in Light Nuclei. Martin Freer, Hisashi Horiuchi. Arxiv.org April 18, 2018. 4. Thermonuclear reaction rates of 9 𝑝𝑝(𝑝, 𝑝) 10 𝑝, D. Zahnow , C. Angulo. 1 March 1995 5. Radioative capture of protons by light nuclei at low energies, F.E . Cecil, D. Ferg, 24 September 1991 6. Asymptotic normalization coefficients for 10 𝑝→ 9 𝑝𝑝 + 𝑝, A. M. Mukhamedzhanov, H. L. Clark, Physical Review C Volume 56, Number 3 September 1997 7. https://www.annualreviews.org/doi/full/10.1146/annurev-nucl-102014022027 8. http://www.scholarpedia.org/article/Clusters_in_nuclei 9. https://phys.libretexts.org/Courses/University_of_California_Davis/UCD %3A_Physics_9HE_-_Modern_Physics/03%3A_OneDimensional_Potentials/3.4%3A_Finite_Square_Well 10.https://www.researchgate.net/figure/Variation-of-Coulomb-potentialenergy-with-distance-between-nuclei_fig2_314013720 11.https://en.wikipedia.org/wiki/Potential_well 12.https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c5/Potential_e nergy_well.svg/1280px-Potential_energy_well.svg.png 13.http://murzim.net/QM/QM17.html 14.https://opentextbc.ca/universityphysicsv3openstax/chapter/the-quantumtunneling-of-particles-through-potential-barriers/ 15.https://www.radiation-dosimetry.org/what-is-theory-of-alpha-decayquantum-tunneling-definition/ 67