Изотопторду, ядролук нурданууларды илимде жана техникада пайдалануу

26-глава

Изотопторду, ядролук нурданууларды илимде жана техникада пайдалануу. Адрондук чоң коллайдер

Изотопторду, ядролук нурданууларды илимде жана техникада пайдалануу. Радиоактивдүү изотоптор ядролорду чоң энергиялуу α- бѳлүкчѳлѳрү, протондор, дейтрондор, γ- кванттары менен нурдантуудан алынат. Азыркы мезгилде радиоактивдүү изотопторду алууда нейтрондор менен нурдантуу методу ѳзгѳчѳ кеңири колдонулууда. Нейтрондордун булагы катары адатта ядролук реактор колдонулат.

Ядролук реакциялардын жардамы менен жаратылышта кездешүүчү бардык стабилдүү абалдагы химиялык элементтердин радиоактивдүү изотопторун алууга болот. Ошентип, ядролук реактордо жасалма түрдѳ алынган ар кандай жарым ажыроо мезгилдүү радиоактивдүү изотоптор пайда болот. Мындай радиоактивдүү изотоптор рентген нурларына караганда бир кыйла ѳтүмдүүлүк жѳндѳмдүүлүгүнѳ ээ болгон γ - нурларын жана нейтрондордун агымын чыгарат. Ушундай жол менен алынган радиоактивдүү изотоптор илим менен техниканын ар кыл тармактарында кеңири колдонулат.

Кобальт, цезий (Со⁶⁰, Cs¹³⁷) сыяктуу бир катар изотоптор жогорку ѳтүмдүүлүккѳ ээ болгон γ- нурларын чыгарат. Бул нурлар бир нече сантиметр калыңдыктагы металлдан жасалган буюмдар аркылуу ѳтүп анда кетирилген дефекттерди байкоого мүмкүндүк берет. Ушундай эле метод менен аппараттар аркылуу куюлуп жасалган детальдардын, ширетүү аркылуу бириктирилген буюмдардын сапаттары ж. б. изилденет. Ушул эле изотоптор жабык идиштеги суюктуктун деңгээлин аныктоо үчүн да колдонулат.

Ошондой эле ушул методду пайдаланып, жалпак түрдѳ жасалып жаткан буюмдун калыңдыгын үзгүлтүксүз текшерип турууга болот. Эгер буюм жетишерлик жука болсо.γ - нурлары β - нурдануусу менен алмаштырылат.

Нурдануунун иондоштуруучу аракети текстилдик өндүрүш жайларында пайда болгон электр заряддарын нейтралдаштыруу үчүн да колдонулат. Сүрүлүүдѳн жиптер (ѳзгѳчѳ синтетикалык жиптер) электрленишип, машинанын ар кандай бѳлүктѳрүнѳ жабышып калышат, жакшы ийрилбей да калат. Радиоактивдүү изотоптордун нурдануусу абада электр ѳткѳрүмдүүлүгүн пайда кылыш заряддарды жок кылат.

Нурдануунун иондоштуруучу аракети медицинада да коркунучтуу щишиктерди жок кылуу үчүн колдонулат; γ - нурдануусу микробдорду өлтүрүүгѳ жѳндѳмдүү, медициналык куралдарды стерилизациялоо, жашылча-жемиштерди жана башка тамак- аштарды бузулуп кетүүсүнѳн сактоо үчүн колдонулат. Радиоактивдүү нурдануулар жутулган кезде жылуулук бѳлүнүп чыгат. Ал жылуулукту бир нерсени ысытуу үчүн колдонсо болот. Жылуулуктун мындай изотоптук булагы «Луно­ход-1» дин ичин белгилүү температурага чейин ысытууга колдонулган.

? 1. Кандай жол менен алынган изотоптор илим менен техникада кеңири колдонулат?

2. Кобальт, цезий изотоптору кандай нурларды чыгарат? Алар кайда колдонулат?

3. Радиоактивдүү изотоптордун нурдануулары кандай касиетке ээ? Кайда колдонулат?

Адрондук чоң коллайдер. Адрондук чоң коллайдер (АЧК) - карама-каршы агымдагы зарядалган бѳлүкчѳлөрдү ылдамдаткыч. Анын максаты протондор менен оор иондорго (коргошун иондоруна) жогорку ылдамданууну берүү жана алардын кагылышуусунан келип чыккан жыйынтыктарды изилдѳө болуп эсептелет. Коллайдер Женевадан анча алыс эмес, Швейцария менен Франциянын чек арасындагы ядролук изилдѳѳлѳрдүн Европалык кеңешинин илимий-изилдѳѳ борборунда түзүлгөн. АЧК 2008-жылга карата дүйнѳдѳгү эң чоң эксперименталдык түзүлүш (установка) болуп эсептелет.

Бул эксперменталдык түзүлүштүн «адрондук» деп аталганы анын адрондорго, б. а. кварктардан турган бѳлүкчѳлѳргѳ ылдам­данууну бергендигине, «чоң» дегени ылдамдаткычтын негизги айланасынын узундугу 26659 метрди түзгѳн ѳлчөмүнѳ карата жана «коллайдер» (англисче collide - кагылышуу) дегени бѳлүкчѳлѳрдүн тобу карама-каршы багыттарга ылдамдатылып, атайын белгилеген жерде кагылашууга дуушар болгондугуна байланыштуу болгон. Аталган ылдамдаткычтын алдына төмѳндѳгүдүй эксперменталдык маселелер коюлган:

XX кылымдын башталышында физикада ѳзгѳчѳ маанидеги эки теория пайда болгон. Алардын бири Альберт Эйнштендин салыштырмалуулуктун жалпы теориясы (СЖТ). Бул теория Ааламдын макролук эволюциясын окуп үйрѳтѳт. Экинчиси микро бѳлүкчѳлѳрдүн закон ченемдүүлүгүн окуп үйрѳтүүчү талаанын квант теориясы. Аталган эки теория бири-бири менен байланышта эмес. Ушуга байланьпптуу азыркыга чейин кара туюкчадагы (черная дыра) физикалык процесстердин жүрүшү белгисиз бойдон калууда. Коюлган маселенин бири ушул проблеманы экспермент түрүндѳ чечүү болуп эсептелет.

Эйнштейн узак жылдар бою талаанын бирдиктүү теориясын түзүүнүн үстүндѳ иштеп келген, бирок алгылыктуу жыйынтык чыгара алган эмес. Анткени ал квант механикасын колдонуудан баш тарткан. Бирок ѳткѳн кылымдын жетимишинчи жылдарынын башында күчтүү, электромагниттик жана күчсүз ѳз ара аракеттешүүлѳрдүн бирдиктүү теориясы - стандартуу модель (СМ) сунушталган. Ал эми гравитациялык ѳз ара аракеттешүү алигиче салыштырмалуулуктун жалпы теориясынын алкагында гана кала берүүдѳ. Ошентип, азыркы мезгилге дейре фундаменталдуу өзара аракеттешүүлердүн жалпы бирдиктүү теориясы түзүлѳ элек. Алигиче фундаменталдуу ѳз ара аракеттешүү жалпы кабыл алынган СЖТ жана СМ теориялары аркылуу гана каралууда. Кванттык гравитация теориясын түзүлүшүнүн таталдыгына байланыштуу бул эки теорияны бириктирүү теория жүзүндѳ азырынча ишке ашырыла элек. Негизги маселелердин дагы бирине бул проблеманы эксперменталдык жол менен чечүү иши коюлган.

Ылдамдаткычта бѳлүкчѳлѳрдүн кагылышуулары жүрүп жаткан учурда протондордун эле кагылышуулары болбостон, ошондой эле коргошундун ядролору да кагылышышат. Эки ядронун ультрарелятивистик ылдамдыктагы серпилгичтүү эмес кагылышуусунда эң жогорку температурадагы ядролук заттын тыгыз кичине бөлүгү пайда болот. Мындай учурда байкалуучу физикалык кубулуштар күчтүү өз ара аракеттешүүнүн теориясындагы айрым тактоолорду берип, ядролук физика менен астрофизикага жаны толуктоолорду киргизмекчи.

XX кылымдын ичинде теоретик-физиктер дүйнѳнүн түзүлүшү тууралуу бир кыйла сандагы ар кандай идеяларды сунушташкан. Аларга ѳтѳ күчтүү гравитация теориясы, кѳп ѳлчѳмдүү мейкиндик моделдери, чоң жарылуу,физикалык сингулярдуулук, Ааламдын ачык жана туюк моделдери, дагы ушул сыяктуулар. Бирок мындай теориялык сунуштоолор азырынча экспермент жүзүндѳ анчалык толук ишенимдүү далилдѳѳлөргѳ ээ боло элек. Ошого байланыштуу чындыкка туура келген бирден - бир теорияны түзүү жана аны кабыл алуу жагы илимдин бүгүнкү күндөгү алдына коюлган максаты болуп эсептелет. Бул максатты чечүүдѳ аталган ылдамдыткыч аркылуу жүргүзүлгѳн эксперменттердин жыйынтыктары зор роль ойнойт. Ылдамдаткычтан алынган маалыматтарга байланыштуу тигил же бул теориядардын чындыкка туура келүүсү далилденмекчи.

Адрондук чоң коллайдерди колдонуудагы алдыга коюлган маанилүү маселелер жогоруда биз атап ѳткѳн эле проблемалар эмес, дагы бир кыйла көптѳгѳн илимий тактоолор пландаштырылган. Аларга бул жерде токтолуунун зарылдыгы деле жок, анткени ал маселелер таза фундаменталдуу илимдерге тиешелуү.

Адрондук чоң коллайдердин проектисин түзүү идеясы 1984- жылы пайда болгон. Бирок официалдуу кабыл алынышы кийинчерээк болуп, анын курулушу 2001-жылы башталган. Ылдамдаткычта протондордун 14 ТэВ (14 тераэлектронвольт же 14•10¹² электронвольт) энергия менен, ал эми коргошундун ядролору 5,5 ГэВ (5,5•10⁹ электронвольт) энергиясы менен кагылышуулары болжолдонгон. Ошентип АЧК элементардык бѳлчүкчөлѳрдүн дүйнѳ жүзүндөгү эң жогорку энергиялуу ылдамдаткычы болуп эсептелет.

Ылдамдаткыч жүз метр терендиктеги тегерек туннелге орнотулган. Анын узундугу 26659 м. Коллайдер 2008-жылдын 10-сентябрында официалдуу түрдѳ ишке киргизилип, ал 19-сентябрга дейре мурда болжолдонгон план боюнча иштеп турган. Бирок ѳтѳ жогорку өткѳрүмдүүлүктөгү магниттердин ортосундагы электрдик контактын бири жарамсыз болуп калгандыгына байланыштуу коллайдердин иштѳөсү токтотулган. Ал кайрадан 2009-жылдын 15-ноябрынан баштап ишке киргизилген.

МАЗМУНУ

1- глава. ТУРАКТУУ ЭЛЕКТР ТОГУ. ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ Турактуу токтун магнит талаасы. Эрстед тажрыйбалары. Токтун багыты менен ал түзгѳн магнит талаасынын күч сызыктарынын багыттарынын ѳз ара байланышы. Бурама эрежеси. 2- глава. Тогу бар ѳткѳргүчтѳрдүн ѳз ара аракеттенүүсү. Магниттик индукция. Ампер күчү. Мгниттик агым. Бир тектүү магнит талаасындагы заряддуу бөлүкчөлөрдүн кыймылы. Лоренц күчү. 3- глава. ЗАТТАРДЫН МАГНИТТИК КАСИЕТТЕРИ ИНДУКЦИЯ КУБУЛУШУ

Магнит талаасынын чыңалышы. Пара магниттик, диамагниттнк жана ферромагнигтик заттар. Кюри чекити. Информациянын магниттик жазылышы. Электр-магниттик индукция кубулушу. Ленц эрежеси. 4- глава. Индукциянын электр кыймылдаткыч күчү (Э.К.К). Ѳзүнчѳ индукция кубулушу. Ѳз ара индукция кубулушу. Индуктивдуүлүк. 5- глава. № 3 лабораториялык жумуш Өздүк индукциянын индуктивдүүлүк коэффициентин аныктоо. 6- глава. ЭЛЕКТР-МАГНИТТИК ТЕРМЕЛҮЛѲР

Контурдагы эркин электр­магниттик термелүүлөр. Энергиянын айланышы. Гармоникалык термелүү. Мезгил жана жыштык. Басаңдама электр-магниттик термелүүлѳр. Басаңдабас электр-магниттик термелүүлѳрдү алуу. Аргасыз электр-магниттик термелүүлѳр. 7- глава. Ѳзгѳрмѳ ток. Ѳзгөрмѳ токтун генератору. Токтун жумушу жана кубаттуулугу. Кубаттуулуктун бирдиктери. 8- глава. Электр энергиясын аралыкка берүү. Трансформатор. Электр энергиясын өндүрүү жана пайдалануу. 9- глава. ОПТИКА. ЭЛЕКТР-МАГНИТТИК ТОЛКУНДАР Электр-магниттик толкундарды алуу. Герц тажрыйбасы. Электр-магниттик толкундардын байланыш каражаттарында пайдаланышы. 10- глава. ЖАРЫ К КУБУЛУШТАРЫ Жарыктын жаратылышы жөнүндѳгү алгачкы ой-пикирлер. Жарык булактары. Жарыктаныш. Жарык - электр-магниттик толкун. Жарыктын толкундук жана кванттык жаратылышы. 11- глава. Жарыктын толкундук касиеттерин ырастоочу кубулуштар. 12- глава. Жарык туурасынан кеткен электр-магниттик толкун. Жарыктын поляризациясы. Оптикалык кванттык генератор-лазер. Анын негизги ѳзгѳчѳлүктөрү. 13- глава. Жарыктын кванттык касиеттери. Фотоэлектрдик эффект жана анын закондору. Фотоэффект үчүн Эйнштейндин тендемеси. Фотоэффекттин кызыл чеги. 14- глава. Фотоэлемент Фотосинтез. Жарыктын химиялык аракеттери. Жарыктын басымы. Лебедевдин тажрыйбасы. 15- глава. АТОМДУК ЖАНА ЯДРОЛУК ФИЗИКА Атомдун ядролук модели. Резерфорддун тажрыйбасы. Бордун кванттык постулаттары. 16- глава. Атом энергиясынын дискреттик денгээлдери. Атомдордун жарык квантын жутушу жана чыгарышы. Спектрлер жөнүндѳ түшүнүк. Жарыктын корпускулалык — толкундук жаратылышы. 17- глава. Бѳлүкчѳлѳрдүн корпускулалык-толкундук касиеттери. Де Бройль толкуну. Электрондук микроскоп. 18- глава. Атомдордун электрондук катмарларынын түзүлүшү. Менделеевдин мезгилдик таблицасындагы химиялык элементтердин жайгашышы. 19- глава. Радиоактивдүүлүк. α-, β-,жанаγ-нурдануулары. Табигый радиоактивдүүлүк. 20- глава. Жасалма радиоактивдүүлүк. Радиоактивдүү нурдануулардын касиеттери.

21- глава. Атом ядросунун курамы. Изотоптор. Ядролук күчтѳр. 22- глава. Атомдун ядролук байланыш энергиясы. Массанын дефектиси. Ядролук реакция. Ядролук реакцияларда энергиянын бөлүнүп чыгышы. Уран ядросунун бѳлүнүшү.

23- глава. Уланма реакция. Атом энергиясын пайдалануу. Ядролук реактор. 24- глава. Термоядролук реакция. Башкарылма термоядролук реакциялардын проблемалары. Чернобль кырсыгынын кесепеттери. Ядролук согуш коркунучуна каршы күрѳшүү. 25- глава. Элементардык бѳлүкчѳлѳр жана алардын касиеттери. Бѳлүкчөлѳр жана антибѳлүкчѳлѳр. Элементардык бѳлүкчѳлѳрдү каттоонун ыкмалары. 26- глава. Изотопторду, ядролук нурданууларды илимде жана техникада пайдалануу. Адрондук чоң коллайдер.

Колдонулган адабияттар:

1. А. Карыпкулов. Физика кыскача энциклопедия. Б. Мектеп-1994.

2.Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики. -М.: Наука. 1980. Том 1-2.

3.Савельев И. В. Курс общей физики. -М.: Наука. 1982. Том 1-2.

4. К. Койчуманов, О. Сулайманова. Физика 10-кл. Бишкек. “ ИНСАНАТ”-2008..

5. Ө. Шаршекеев. Физика 11-кл. Бишкек-2011. Энциклопедия борбору.

6. К. Осмналиев. Курс обшей физики. 1997.

7. Э. Мамбетакунов , У.Э. Мамбетакунов. Физика. Түшүнүктөр, закондор, маселелер. Бишкек-2016