ÁТОМ НЦВЯСИ – атомун протонлардан вя нейтронлардан (нуклонлардан) ибарят мяркязи щиссяси. А. н.-нин кцтляси атомун тяркибиня дахил олан бцтцн електронларын кцтлясиндян тягр. 4·103 дяфя чохдур. А.н.-нин юлчцляри ~10–12–10–13 см, сыхлыьы тягр. 1014 г/см3-дир. Електрик йцкц мцсбятдир вя мцтляг гиймяти нейтрал атомун електронларынын йцкляринин ъяминя бярабярдир. А.н. 1911 илдя инэилис физики Е. Резерфорд тяряфиндян α-зярряъиклярин маддялярдян сяпилмясиня щяср олунмуш тяърцбяляри заманы кяшф едилмишдир; α-зярряъиклярин эюзлянилдийиндян даща тез бюйцк буъаглар алтында сяпилмясини мцшащидя едян Резерфорд фярз едир ки, атомун мцсбят йцкц юлчцсцня эюря кичик олан А.н.-дя ъямлянмишдир (буна гядяр атомун мцсбят йцкцнцн онун бцтцн щяъми бойу бярабяр пайланмасына даир инэилис физики Ъ.Ъ. Томсонун тясяввцрляри щюкм сцрцрдц). Резерфордун идейасы онун мцасирляри тяряфиндян дярщал гябул олунмады (ясас чятинлик електронларын А.н. ятрафында орбит цзря щярякяти заманы електромагнит дальалары шцаландырараг енержи итирдикляриня эюря онларын нцвя цзяриня дцшмясинин гачылмазлыьына олан инам иди). Онун гябул едилмясиндя атомун квант нязяриййясинин (бах Атом) ясасыны гойан Данимарка физики Н. Борун тядгигатлары (1913) бюйцк рол ойнады. 1913 илин ахырында Резерфордун шаэирди инэилис физики Щ. Мозли тяърцби олараг эюстярди ки, А.н.-нин електрик йцкц елементлярин дюври системиндя елементин З сыра нюмрясиня бярабярдир. Мозлидян сонра А.н.-нин мювъудлуьу факты физикада гяти сурятдя тясдиг олунду.
А.н.-нин кяшфиня гядяр йалныз ики елементар зярряъик – протон вя електрон мялум иди вя ещтимал олунурду ки, А.н. онлардан ибарятдир. Лакин 1920-ъи иллярин ахырларында протон-електрон фярзиййяси азот фялакяти адыны алмыш ъидди чятинликля цзляшди: протон-електрон фярзиййясиня эюря, азот нцвясиндя щяр биринин спини 1/2-я бярабяр олан 21 зярряъик (14 протон вя 7 електрон) олмалы иди. Азот нцвясинин спини йарымтам олмалы иди, тяърцбяляр ися онун 1-я бярабяр олдуьуну эюстярди. А.н.-нин тяркиби инэилис физики Ъ. Чедвик тяряфиндян (1932) спини 1/2-я бярабяр олан (сонра мцяййян едилди) нейтронун кяшфиндян сонра айдын олду. Алман алими В. Щейзенберг нцвянин протон-нейтрон моделини тяклиф етди (1932). Сонракы тядгигиатларла нцвянин протон вя нейтронлардан тяшкил олундуьу тамамиля тясдиглянди.
Атом бцтювлцкдя нейтрал вя протонун йцкц модулъа електронун йцкцня бярабяр олдуьундан, нцвядя протонларын сайы атомун електрон тябягяляриндяки електронларын сайына (елементлярин дюври системиндя елементин З сыра нюмрясиня) бярабярдир. Нцвядя протонларын З сайы иля нейтронларын Н сайынын ъями кцтля ядяди адланыр вя А щярфи иля ишаря олунур:
А=З+Н
Протон вя нейтронун кцтляляри бир-бириня йахындыр вя онлардан щяр бири кцтлянин атом ващидиня бярабярдир. Атомда електронларын кцтляси нцвянин кцтлясиндян чох-чох кичикдир. Она эюря нцвянин кцтля ядяди елементин там ядядя гядяр йуварлаглашдырылмыш нисби атом кцтлясиня бярабярдир.
Изотоплар З-и ейни, А кцтля ядяди, йяни нейтронларын Н сайы ися мцхтялиф олан нцвялярдир. Нцвяляр чох дайаныглы олдуьундан протонлары вя нейтронлары нцвянин дахилиндя тутуб сахлайан гцввяляр – нцвя гцввяляри дя бюйцкдцр. Нцвя гцввяляри електромагнит гцввяляриндян тяхминян 100 дяфя эцълцдцр вя нцвя зярряъикляринин гаршылыглы тясири эцълц гаршылыглы тясир адланыр. Нцвя гцввяляри ися юлчцсц нцвянин юлчцсц тяртибиндя олан мясафялярдя щисс олунаъаг дяряъядя тясиря маликдир.
А.н.-нин радиусу тяърцбядя юлчцля билир. Нейтронларын вя бюйцк енержили електронларын нцвядян сяпилмясини юйрянян тяърцбялярдян алыныр ки, нцвянин радиусу Р=(1,2÷1,3)10–13А1/3 sm дцстуру иля щесаблана биляр. Даща дягиг юлчмяляр нцвянин сятщиндя нуклонларын пайланма сыхлыьынын онун дахилиндякиндян аз олдуьуну эюстярир. Буна эюря дя нцвянин радиусу Р=Р0+а кими ифадя едилир. а≈2,4·10–13 см сятщ тябягясинин галынлыьы, Р0=1,08·10–13 см ися сыхлыьы сабит олан дахили щиссянин радиусудур. Башга елементар зярряъикляр кими А.н. дя спиня вя мяхсуси магнит моментиня маликдир. А кцтля ядяди ъцт олан нцвялярин спини там (ħ=h/2π ващидляриндя, щ – Планк сабити), тяк олан нцвялярин спини ися йарымтам олур. Нцвянин мяхсуси магнит моменти нцвя магнетону (µЩ≈5,5·10–24 ерг/гаусс) тяртибиндядир. Нуклонларын пайланмасы сферик симметрик олмадыгда нцвя квадрупол моментиня дя малик олур. Тябиятдя тясадцф едилян нцвяляр йа стабил, йа да радиоактив олур. Хариъи тясиря мяруз галмадыгда стабил нцвяляр юз фярдилийини сахлайыр, радиоактив нцвяляр ися α, β-зярряъикляр бурахмагла башга нцвяляря чеврилир (бах Радиоактивлик). Радиоактив нцвяляр Т йарымчеврилмя дюврц иля характеризя олунур. Т еля заман фасилясидир ки, бу мцддят ярзиндя верилмиш нцвялярин йарысы радиоактив чеврилмяйя уьрайыр. Нейтрон вя протонларынын сайы ейни, йарымчеврилмя дюврц мцхтялиф олан нцвяляр изомерляр (бах Атом нцвяляринин изомерлийи) адланыр. Мяс., 3580Бр нцвяси ики мцхтялиф йарымчеврилмя дюврцндя (йа Т=18 дяг, йа да Т=4,4 саат) β зярряъик бурахмагла 3680Кр нцвясиня чеврилир. Демяли, 3580Бр нцвясинин ики изомери вардыр. Стабил нцвялярдя нейтронларын Н сайы иля протонларын З сайы мцяййян нисбятдя олур: йцнэцл нцвялярдя N/Z≈1, аьыр нцвялярдя ися N/Z≈1,5. Бу нисбят позулдугда, йяни нцвядя протон вя нейтронларын сайы бу нисбяти юдяйян сайдан аз вя йа чох олдугда нцвя радиоактив олур.
Нцвянин рабитя енержиси анлайышы нцвя физикасынын ясас анлайышларындан биридир. Рабитя енержиси нцвянин дайаныглыьыны изащ етмяйя, нцвя енержисинин айрылмасына щансы просеслярин сябяб олдуьуну айдынлашдырмаьа имкан верир. Нцвяни нейтрон вя протонлара парчаламаг (кинетик енержи вермядян) цчцн лазым олан Е енержисиня рабитя енержиси дейилир. Орта вя аьыр нцвяляр цчцн бир нуклона дцшян E/A рабитя енержиси (хцсуси рабитя енержис и) 7–8 Мев-а бярабяр, йцнэцл нцвяляр цчцн ися бундан аздыр. Тяърцбяляр эюстярир ки, нейтронларын сайы 2, 8, 20, 50, 82, 126 ядядляриндян бириня бярабяр олан нцвяляр даща дайаныглы олур. Бу нцвялярдя E/A хцсуси рабитя енержиси елементлярин дюврц системиндя щямин нцвяляря гоншу стабил нцвялярин хцсуси рабитя енержисиндян 10–20% бюйцк олур. А.н. сцни чеврилмяляря дя мяруз галыр. Тябии вя сцни чеврилмяляр заманы бюйцк мигдарда енержи удулур. Бу енержидян техниканын мцхтялиф сащяляриндя истифадя едилир.
А.н. йалныз бир-бириндян енержиси иля вя замана эюря сахланан диэяр физики кямиййятляри иля фярглянян мцяййян дискрет квант щалларында ола биляр. Нцвянин щалынын ян мцщцм квант характеристикалары Ы спини вя П ъцтлцйцдцр. Ы спини (ħ ващидляриндя) А ъцт олан нцвялярдя там, А тяк олан нцвялярдя ися йарымтамдыр . А.н.-нин спини ону тяшкил едян нуклонларын спинляри ъяминя бярабярдир. П=±1 ъцтлцк щалы фязанын эцзэцшякилли якс олунмасы (бах Фяза инверсийасы) заманы нцвянин дальа функсийасы ишарясинин дяйишмясини эюстярир. Бу ики характеристиканы чох вахт бир символла бирляшдирирляр: ЫП вя йа Ы±. Беля бир емпирик гайда вар: А вя З ъцт олан ян кичик енержили нцвялярин ясас щаллары цчцн ЫП=0+. Систем эцзэцшякилли симметрикдирся (йяни эцзэцшякилли яксетмядя юзц-юзцня кечир), онун квант щалы мцяййян П ъцтлцйцня маликдир. Нцвяляр арасында ъцтлцйц сахламайан зяиф гаршылыглы тясир (онун интенсивлийи нцвялярдя нуклонлары тутуб сахлайан ясас гцввялярин ~10–5 %-и тяртибиндядир) олдуьундан нцвялярдя эцзэцшякилли симметрийа бир гядяр позулур. Лакин зяиф гаршылыглы тясирля шяртлянян мцхтялиф ъцтлцклц щалларын гарышмасы аздыр вя практики олараг нцвялярин структуруна тясир етмир.
Нцвянин щаллары Ы вя П иля йанашы, нцвялярин гаршылыглы тясиринин динамик симметрийасына эюря баш верян квант ядядляри иля дя характеризя олунур. Онлардан ян мцщцмц нцвя гцввяляринин изотопик инвариантлыьыдыр. О, йцнэцл нцвялярдя (З≤20) изотопик спин адланан Т квант ядядинин йаранмасына сябяб олур; А ъцт олдугда Т там ядяд, тяк олдугда ися йарымтамдыр ( чцнки нуклонун изотопик спини 1/2-я бярабярдир). Нцвянин мцхтялиф щаллары мцхтялиф изоспинляря малик ола биляр:
Т≥(А–2З)/2
Тяърцбя эюстярир ки, нцвялярин ясас щалларынын изоспинляри минимумдур вя (А–2З)/2-йя бярабярдир. Изоспин нцвянин щалынын дальа функсийасы симметрийасынын хассялярини п→ н явязетмясиня эюря характеризя едир. А ейни олан нцвялярдя изотопик нцвя мултиплетляри вя йа аналожи щаллар изоспинля ялагялидир. Мцхтялиф нцвяляря аид олсалар да, аналожи щаллар ейни структура вя демяли ейни ЫП вя Т-йя маликдир. Беля щалларын сайы 2Т+1-я бярабярдир. Протондан сонра ян йцнэцл нцвя олан дейтронун изоспини Т=0-дыр вя она эюря дя аналоглары йохдур. 13Щ вя 32Ще нцвяляри Т=1/2 олан изотопик дублет ямяля эятирир. Даща аьыр нцвяляр цчцн бир изотопик мултиплетин щядляриня нцвялярин щям ясас, щям дя щяйяъанланмыш щаллары аиддир. Бу онунла баьлыдыр ки, З-нин артмасы иля нцвянин Кулон енержиси артыр (протонларын сайынын артмасы иля) вя бун дан ялавя, п→ н явязетмясиндя нцвянин там енержисиня протон вя нейтронларын кцтляляри фярги тясир едир.
Ы, П вя Т-дян башга, нцвянин щаллары конкрет динамик моделля баьлы олан квант ядядляри иля дя характеризя едиля биляр.
Мцхтялиф щалларда нцвя гиймятъя мцхтялиф олан магнит дипол вя електрик квадрупол моментляриня малик ола биляр. Нцвялярин квадрупол моментляри йалныз о вахт сыфырдан фяргли ола биляр ки, Ы >1/2 олсун. Мцяййян П ъцтлцклц нцвянин щалы сыфырдан фяргли електрик дипол моментиня малик ола билмяз. Щятта ъцтлцйцн сахланмамасы щалында беля, електрик дипол моментинин йаранмасы цчцн нуклонларын гаршылыглы тясири замана эюря дюнмяз олмалыдыр (Т гейриинвариантдыр). Тяърцби мялуматлара ясасян Т гейри-инвариант нуклонларарасы гцввяляр (яэяр о, цмумиййятля варса) ясас нцвя гцввяляриндян ян азы 1000 дяфя зяиф, ъцтлцйцн сахланмамасы еффекти ися щямчинин чох кичик олдуьуна эюря електрик дипол моментляри йа сыфра бярабярдир, йа да о дяряъядя кичикдир ки, онларын ашкар едилмяси мцасир нцвя експериментляринин имканлары хариъиндядир. Нцвя магнит дипол моментляри нцвя магнетону кямиййяти тяртибиндядир. Електрик квадрупол моментляри (еГ) чох эениш мигйасда дяйишир: е·10–27см2-дян (йцнэцл нцвяляр) е·10–23см2-я (аьыр нцвяляр) гядяр; онлар цчцн адятян, садяъя см2-ля юлчцлян Г гиймятляри эюстярилир (бах Нцвянин квадрупол моменти). Яксяр щалларда ясас щалларын йалныз статик моментляри мялумдур, чцнки онлар оптик вя радиоспектроскопик методларла юлчцля билир (бах Нцвя магнит резонансы). Статик електрик вя магнит моментляринин гиймятляри ящямиййятли дяряъядя нцвянин структурундан, онда йцклярин вя ъяряйанларын пайланмасындан асылыдыр. Магнит дипол вя електрик квадрупол моментляринин мцшащидя олунан кямиййятляринин изащы нцвянин истянилян физики модели цчцн ясасдыр.
Мцасир нязяри физика А.н.-нин гурулуш вя хассялярини там дягигликля шярщ едя билмир. Бунун ясас сябяби нцвяни тяшкил едян нуклонлар арасындакы гаршылыглы тясир гцввясинин, йяни нцвя гцввяляринин тябиятинин мялум олмамасыдыр. Нцвя чох сайда нуклондан тяшкил олунмушдур. Мцасир квант механикасы ися чох ъисм мясялясини дягиг щялл едя билмир. Бурадан да, нцвянин тядгигиндя тясадцф олунан чятинликлярдян бири – рийази чятинлик йараныр.
Нцвянин гурулушу вя хассяляри щаггында тяърцбядя алынан фактлары изащ етмяк цчцн нцвянин гурулушуна аид бир сыра модел верилмишдир: тябягяли гурулушлу моде л, дамла модел и, цмумиляшмиш модел вя с. Тябягяли гурулушлу моделя эюря нцвя дахилиндя нейтрон вя протонлар мцяййян тябягялярдя пайланмышдыр. Нейтронларын вя йа протонларын сайы 2, 8, 20, 50, 82, 126 ядядляриндян бириня бярабяр оланда тябягя долур. Доьрудан да, бир сыра тяърцби фактлар нцвя дахилиндя беля долмуш тябягялярин варлыьына дялалят едир: беля нцвяляр гоншу нцвяляря нисбятян даща дайаныглы (спини,магнит моменти вя квадрупол моменти сыфра бярабярдир) олур; биринъи щяйяъанланмыш сявиййя ясас сявиййяйя нисбятян даща йцксякдя йерляшдийиндян нцвялярин щяйяъанландырылмасы бюйцк енержи тяляб едир; нейтронлары удманын еффектив кясийи диэяр нцвяляря нисбятян чох кичик олур. Аьыр нцвялярин бюлцнмяси дя нцвя дахилиндя долмуш тябягялярин мювъуд олдуьуну эюстярир. А.н. дахилиндя долмуш тябягялярин варлыьы (спин– орбитал гаршылыглы тясир нязяря алындыгда) гейри-асылы зярряъикляр нязяриййясиня ясасян изащ олунур. Бу нязяриййяйя эюря, нцвя дахилиндя щяр бир зярряъик диэяриндян асылы олмайараг, нуклонларын йаратдыьы цмуми потенсиал сащядя щярякят едир. Тябягяли гурулушлу модел, долмуш тябягядян хариъдя бир нейтрон вя йа протон олан нцвялярин хассялярини дя йахшы изащ едир. Нцвялярин диэяр хассяляринин изащында ися бир сыра чятинликляр мейдана чыхыр; мяс., биринъи щяйяъанланмыш сявиййянин енержиси, нцвянин магнит моменти вя квадрупол моменти цчцн тяърцбя иля уйьун гиймятляр алынмыр.
Дамла моделиня (бах Атом нцвясинин бюлцнмяси) эюря нцвя майе дамласындан ибарятдир. Бу модел доьрудурса, онда нцвя дахилиндя щяр бир нуклонун фярди щярякятиндян йох, онларын йалныз бирэя щярякятиндян данышмаг олар, чцнки йалныз бирэя щярякят нятиъясиндя нцвянин (дамланын) сятщиндя мцшащидя олунан рягси щярякят мейдана чыха биляр. Бу модел нцвя реаксийаларыны, нцвянин бюлцнмясини, квадрупол моментинин гиймятини вя бир сыра диэяр хассясини изащ ется дя, А.н.-нин спинини, магнит моментини, биринъи щяйяъанланма енержисинин гиймятляриндя олан ганунауйьунлуглары вя с. изащ едя билмир.
Нцвянин тябягяли гурулушлу модели вя дамла модели бир-бириня якс олан фярзиййяляр ясасында гурулмушдур. Биринъи моделдя йалныз фярди щярякят, икинъидя ися йалныз бирэя щярякят нязяря алыныр.
Нцвянин цмумиляшмиш моделиндя, тябягяли гурулушлу моделдя олдуьу кими, нуклонун нцвя дахилиндя мцяййян потенсиаллы сащядя щярякят едиб, нейтрон вя протон тябягяляри йаратдыьы фярз едилир. Долмуш тябягядян хариъдя олан нуклонун щярякяти ися щямин тябягяни деформасийа етдирир. Беляликля, нцвянин сятщиндя нуклонларын бирэя щярякяти нятиъясиндя рягси щярякят вя щямчинин нцвянин бцтювлцкдя фырланма щярякяти мейдана чыхыр; нцвянин енержи сявиййяляри щяр бир зярряъийин рягси вя фырланма щярякятинин енержи сявиййяляриндян ибарят олур. Бу модел нцвянин мцасир модели олуб, онун гурулушуну вя бир сыра хассялярини изащ едир. Лакин тяърцби фактларын бязилярини бу модел иля дя изащ етмяк олмур.
Эюрцндцйц кими, йухарыда адлары чякилян моделляр ясас вя щяйяъанланмыш щалда олан нцвялярин мцшащидя едилян хассялярини бцтювлцкдя тясвир етмяк цчцн кифайят дейил. Бцтцн нцвя моделляри чох вя йа аз дяряъядя фярзиййяляря ясасланыр. Цмуми физики принсипляр вя нуклонларын гаршылыглы тясириня даир мялуматлар ясасында нцвялярин ян мцщцм хассяляринин ардыъыл изащынын верилмяси мцасир нцвя физикасынын бу эцня гядяр щялл едилмямиш ясас проблемляриндян биридир (бах щямчинин Атом).
