8 Апр 2020

Ҳолати атом дар ҳарорати фавқулбаланд

Дар баробари тадқиқ кардани ҳолати маъмулии моддаҳо, одатан рағбати калон барои омӯзиши атом ҳангоми ҳарорати фавқулбаланд ва зичӣ пешниҳод карда мешавад.

Бартариеро, ки ҳангоми тағийри моддаҳо бо зиёд шудани ҳарорат (зичӣ на он қадар зиёд аст) муоина мекунем, чунонки мо мушоҳида мекунем ҳангоми ғализшавии ҳолати моддаҳо (конденсирование), (ҷисми сахт ва моеъ) ба ҳолати газ мегузарад, газҳои оддӣ-ин газҳои молекулавӣ мебошанд. Ҳангоми баланд кардани ҳарорат то якчанд ҳазор Келвин ба ҳолати кандашавии молекулаҳо ба атомҳо (термический диссосиатсии) меоранд ва ба газҳои атомӣ мубадал мешаванд.

Ҳангоми ҳарорати Т104 К, ҳолати ионизатсияшавии атоми газ рӯй медиҳад.

Моддаи ионизатсияшуда – плазма (аз юнонӣ, plasma – сохта, шаклбохта ҳолати агрегатии махсуси модда, ки дар он зичии ҳаҷми зарядҳои электрикии мусбату манфии дар натиҷаи ионизатсияи атому малекулаҳои модда пайдошуда амалан баробаранд) – танҳо аз ионҳо ва электронҳо иборат мебошанд (Т106 К).

Ҳангоми ҳарорат  Т107 К будан плазма пурра ионизатсия мешавад. Моддаҳо аз ядроҳои «урён» ва электронҳои озод иборат мебошанд, ҳангоми баланд шудани ҳарорат то Т108 К табдилоти ядрои ба амал меояд. Дар ҳолати ҳарорат аз Т109 К зиёд шудан сохти ядро ба вайроншави сар мекунад: дар ин вақт моддаҳо аз протон ва электронҳо иборат ҳастанд (Т1011 К, нейтронҳо зарраҳои ноуствор буда, ба протон, электрон ва антинейтрино табдил меёбанд).

Бо зиёд шудани ҳарорат аз Т1013 К дар зарраҳои элементарӣ эҳтимолияти табдилёбии яке ба дигаре пайдо мекунад.

Барои ба вуҷудории ҷуфти нуклон – антинуклон энергияи mNC2 (1) лозим аст. (дар ин ҷо mN – массаи нуклон мебошад).

Аз мутаносибии mNC2  кТ (2) қимати калонтарини ҳароратро ҳосил мекунанд.

Ҳолати тағийрёбии моддаҳоро ҳангоми баландшавии ҳарорат, ки фишор мӯътадил аст, (нормалӣ) дида баромадем.

Акнун ҳолати моддаҳоро бо зиёд шудани зичӣ ҳангоми на он қадар баланд будани ҳарорат дида мебароем.

Ҳангоми фишори моддаҳоро то (~108атм) зиёд кардан пардаи электронҳо деформатсия шуда энергияи дохилӣ он босуръат меафзояд.

Майдони электрикии ядрои атомҳои алоҳида болои якдигар мехобад, аз ин сабаб пардаи электронии атом бо атоми дигар кам пайваст мешавад, ин сабаби ҳаракати озоди электронҳои беруна мебошад (ба метал табдилёбии моддаҳо).

Пардаи берунаи электронии атомҳои моддаҳо то ба нишондоди ғайримонотонӣ (якоҳангӣ, якранга) ҳангоми (~108 атм) будан вайрон шуда электронҳо ба он дохил шаванда, аз атом канда мешаванд.

Пардаи дохилии электронҳо зичтар шуда, зичии тақсимоти электронҳо нисбатан ба онҳо дар фазо иваз мешаванд. Ҳамин тавр ҳангоми фишори модда то ба (~1012 атм) таъсири электронҳои атомҳо ба ядрои он фарқи ҷузъӣ ва моддаҳоро ҳамчун гази электронии зичиаш калон дида мебароянд.

Ҳангоми зичи ва фишори газ тақрибан 109 кг/м3 ва 109 атм шавад, гази электронӣ ба гази реалитивӣ (аз лотини realativus-нисбӣ) табдил меёбад (чунин газро гази тавлидшуда меноманд, энергияи миёнаи электрон mеC2).

Минбаъд бо зиёд шудани зичӣ атом ба ҳолате меояд, ки бартарии ҳолати термодинамикӣ (ҳаракати ҳароратӣ), ҳодисаи реаксияи ядроӣ, барои гирифти ядро-электронро дар як вақт аз худ барориши нейтриноро меорад. Дар чунин реаксия заряди ядро кам мешавад (ҳангоми бетағийрии масса), ки ба камшавии энергияи банди ядро меорад.

Ҳангоми зичӣ ва фишори ниҳоят баланд аз тарафи ядро гирифти электронҳо рӯх медиҳад ва дар охир ба камшавии заряд оварда мерасонад.

Дар охир ядро нейтронҳои зиёдро доро мешавад, ноустувор шуда коҳиш меёбад. Ҳангоми зичии  1014  кг/м3 ва 1024 атм нейтронҳо нисбатан ба шумораи электронҳо афзалият доранд. Ҳангоми зичии 1015 кг/м3 афзалиятро доро мешавад, ки чунин фишорро ба вуҷуд овардаанд. Дар ин ҳолат зичии соҳаро ҳамчун фермӣ-газии нейтронӣ меноманд (дар ин газ як миқдор протон ва электронҳо мавҷуд аст, ки дар натиҷаи коҳиши нейтрон ба вуҷуд меояд).

Дар фишори 1027 атм гази нейтрони зичии ядроии моддаро, ки ~1017 кг/м3  аст доро мешавад ва ғайра. Чунин ҳолати моддаҳо то ба ҳарорати ~1012 К иҷро мешавад.

Хулоса, дар раванди ионизатсияи атомҳои газ ионҳо ва электронҳои мусбат заряднок заряди манфиро мебароранд, консентратсияи баланди зарраҳои зарядноки мусбату манфӣ дар ҳолатҳои миёна ҳамдигарро нейтралӣ (бекор, бетараф) мекунад, ки ин плазма мебошад.

 

Рӯйхати адабиёти истифодашуда

  1. Савельев И.В. курс общей физики, том 1, 2 М.: 1979.
  2. Детлаф А. А., Яворский Б.М. Курс физики том 2.
  3. Сивухин Общий курс физики., М.,1889.
  4. Маҷидов Ҳ. Асосҳои электродинамика, оптика ва физикаи квантӣ Душанбе, 2007.
  5. Волькенштейн В.С. Сброник задач по общему курсу физики М.: 1990.
  6. Сайдуллоева М. Оптика ва сохти атом. Душанбе: Ҳумо, 2007.
  7. Назриев Абдуҳамид., Махсумов Барод. Асосҳои физикаи атому ядро ва дозасанҷӣ. – Дунанбе: ЭР-граф, 2014.
  8. Самарқанди Я. Ш. Корҳои лабораторӣ аз қисми атом. –Душанбе, 2015.
  9. Муҳаммад Икром. Оптика ва сохти атом” (практикуми латараторӣ аз физика. Қисми III).

 

 

 

Назаров Қ.А., Асадуллоев Ш.С. – омӯзгорони факултети

физикаи ДДБ ба номи Носири Хусрав