ядролық физика

Мазмұны

1. Ядролық физика

2. Табиғи және жасанды радиация

3.Радиациялық сәуленің тірі ағзаға зияны

4.Ғарыштық сәуле

6.Қорытынды

Ядролық физика – қазіргі физиканың атом ядросы мен элементар бөлшектерді зерттейтін саласы. Ядролық физика – атом өнеркәсібінің ғылыми негізі. Ол шартты түрде төмендегідей салалардан тұрады. Атом ядросының жалпы қасиеттері мен құрылымы. Ядроның маңызды қасиеттеріне масса, электр заряды, массалық сан, байланыс энергиясы, магниттік және электрлік момент, ядроның эффективтік мөлшері, ядроның энергия деңгейлерінің жүйесі жатады. Ядролық күштердің заңдылығы белгісіз болғандықтан, ядрода өтетін процестерді зерттеу үшін әр түрлі ядролық модельдер пайдаланылады. Ядролардың өздігінен түрленуі – α, β-бөлшектері мен γ-сәулесін шығаратын табиғи және жасанды радиоактивтілік, сондай-ақ ауыр ядролардың өздігінен бөліну. Ядролық физиканың бұл саласының маңызды бөлігі ядролардан шығатын әр түрлі сәулелерді зерттеу болып есептеледі. Ядролық реакциялар – ядролардың бір-бірімен және элементар бөлшектермен әсерлесуі нәтижесінде түрленуі. Ядролық түрленулердің ішінде энергетикалық мақсат үшін баяу және шапшаң нейтрондар арқылы жүретін реакцияларды (мысалы, ауыр ядролардың бөлінуі), сондай-ақ теориялық және практикалық мақсат үшін жеңіл ядролардың арасындағы реакцияларды зерттеудің зор маңызы бар. Реакциялардың соңғы түрі термоядролық реакцияларды жасанды жолмен жүзеге асыруға мүмкіндік береді. Атомдық нөмірі (Z) 92-ден артық (Z > 92) болатын табиғатта кездеспейтін элементтерді (мысалы, азот және алюминий иондары, т.б.) зерттеудің ерекше маңызы бар. Элементар бөлшектер. Ядролық физиканың бұл саласында нейтриноантинейтриноэлектронпозитрон, әр түрлі мезондарнуклондарантинуклондаргиперондар мен антигиперондар тәрізді элементар бөлшектердің қасиеттері, олардың пайда болуы мен бір-біріне түрлену процестері зерттеледі. Сондай-ақ бұл салада жоғары энергия физикасының мәселелерін зерттеудің де. Нейтрондық физика  нейтрондардың қасиеттерін,ядролардың нейтрондарды қармауын және шашыратуын, нейтрондардың әр түрлі зат ішінде тежелеу мен диффузиясын, т.б. зерттеуге арналған ядролық физиканың ірі саласының бірі. Ол – ядролық энергетика мен ғарыштық ракета техникасының ғылыми негізі.

Ядролық физиканың жетістігі нәтижесінде халық шаруашылығының бейбіт салалары – ядролық энергетика және ядролық техника пайда болды. металлургияда, биологияда, т.б. ғылым мен техника салаларында тиімді пайдаланып келеді. Ядролық физиканың дамуы нәтижесінде табиғатта кездеспейтін элементтерді (мысалы, нептуний, плутоний, америций, кюрий, берклий, калифорний, эйнштейний, фермий, менделевий, нобелий, лоуренсий, курчатовий, нильсборий, т.б.) алуға мүмкіндік жасалды. Ядролық физиканың негізінде химияның радиациялық химия және радиохимия деп аталатын жаңа салалары пайда болды.

Табиғи және жасанды радиация

Атом энергиясы – адам өмірінде маңызды орын алады. Энергия жеткілікті болғанда қоғамның дамуы қарыштап алға басады. Оған жиырмасыншы ғасыр дәлел. Бүгінгі күнгі негізгі энергия қоры болып саналатын – көмір, мұнай, газ бір кезде өзінің шегіне жетуі мүмкін. Соны болжай білген ғалымдар энергия көзін ашты. Бұл – атом энергиясы. Атом энергиясы адам өмірінде кең қолданылатын энергия түріне айналып келеді. Бұл энергия түрімен жұмыс істегенде, оның адам ағзасына тигізетін әсерін және соған байланысты физиологиялық өзгерістерді біліп, денсаулықты сақтау маңызды мәселе.

Биологияның барлық салаларының табиғи құбылыстарымен тығыз байланысты өріс алтынын ғылымның бүгінігі даму деңгейі айқын көрсетіп отыр. Өсімдіктер күн сәулесінің энергиясын өзіне сіңіріп, тіршілігін жалғастырса, жануарлар және адам организміндегі физиологиялық құбылыстардың өтіп тұруы да энергияны қажет етеді. Табиғи энергияның тым жоғары немесе төмен болуына байланысты тірі организмнің пайда болып, дамып, күрделенуі немесе Жер бетінен жойылып кетуі эволюциялық кезеңдерде кездесіп отырған.

Табиғи энергия және жасанды энергия /атомнан алынған/ әсерлері қатарлас келсе, онда тірі организмнің  өмір сүруіне қауіп туатынын оқ ымыстылар зерттеулерінде ғылыми тұрғыдан дәлелдеп берді.

Радиация және олардың түрлері

Радиацияға күннің сәулесі, ғарыштық сәуле, жердің табиғи радиоактивтік заттарының сәуле шығаруы және жасанды радиоактивті изотоптар жатады.

Галактикалық ғарыш сәулелерінің, құрамында протон ағымдары /85%/,  альфа-бөлшегі, яғни гелий /13-14%/, электрондар және гамма — кванттары бар. Сол сәуле бөлшектерінде энергия өте жоғары. Жердің радиациялық белдеуі сыртқы және ішкі зоналардан тұрады. Ішкі зонасында 40 Мэвтен астам энергиясы бар электрондардан тұрады. Бұл энергия атмосфера қабатынан  өткеннен соң  Жер бетінде байқалады.

Күннің ғарыштық сәулелерінің құрамында протондар  және альфа- бөлшегі бар.

Ғарыштық сәулелері және жердің табиғи радиоактивтік заттарының сәулеленуі табиғи радиациялық фон құрады. Табиғи радиациялық фон Жер бетіндегі бүкіл тірі жәндіктерге, жануарларға, адамға және өсімдіктерге әсерін тигізеді.Оны зерттейтін ғылым саласын гелиобиология дейді.

Жердің табиғи радиоактивтік заттарының сәуле шығаруы барлық химиялық заттарға байланысты болмайды. Әр түрлі элементтердің табиғи 50 радиоактивті изотобы бар. Көпшілік элементтердің тек біразы ғана радиоактивті. Кейбір химиялық элементтерде тұрақты изотоптар жоқ, олар түгелдей радиоактивті, мысалы, уран, торий, радий, полоний және т.б. Бүлардың атомдарының ядросы өздігінен ыдырап, гамма – кванттық және корпускулярлық сәулеленеді.

Изотоптар деп бірдей қасиеттерімен, бірақ атомдық салмақтары әр түрлі химиялық элементтерді айтады /грекше – изос – бірдей, тең; топос – орын/. Мысалы, уран 235 және уран 238 – изотоптар.

Изотоптар ядрода нейтрондар санының әр түрлі болуына байланысты өзара айырмашылығы бар атомдар. Оларда пратондардың саны бірдей. Мысалы, темір атомының ядросында 26 протон бар, ал нейтрондар саны 54 және 61. Изотоптарда 28/-5426-геден 356126-ге дейін болуы мүмкін.

Атомның және атом ядросысының құрылысын анықтап, зерттеу ядролық құбылыстар заңын ашып, ядролық реакцияларды жүргізіп, жасанды радиоактивтік изотоптар алуға мүмкіндік берді.

Ядродағы құбылыстық айналымды зерттеу атом ядросының тау-сылмас энергия бұлағы екенін көрсетті. Бұл энергия ядролық реакция кезінде ядролық сәлелену бөлініп отырады.

Ең алғаш 1942 жылдың  желтоқсан айының 2 күні өту құбылысын басқаруға мүмкіндігі  бар тізбектелген реакция алынды. Бұл күні атақты физик Энрико Ферми жасап шығарған бірінші ядролық реактор өзінің жұ-мысын бастады. Осы күннен атом  энергиясын бейбітшілік және соғыс мақсатында практикалық қолдану басталды.

Физика оқымыстылары және инженерлер атом  энергиясын пайдала-нуды зерттеп ұсынғандығы мақсатты — қазба отын түрімен бәсекелесуге қабілетті қауіпсіз және сенімді энергия көзін жасау болды.

Ядролық реакторды қолдану арқылы кез келген  химиялық элементтің және Жер қабатында жоқ элементтердің изотобын жасау мүмкін болды.

Жасанды радиоактивтік изотоп биологияда және медицинада жиі қол-данылады. Оны қолдану тәсілдерін изотоптық тәсіл изотопный метод және таңбаланған атомдар тәсілі метод меченых атомовдеп атайды. 

Иондық сәулелену деген не және қалай пайда болады?

Жылдам ұшатын атом бөлшектері өзінің жолында тұрған молеку-лалардан және атомдардан өтерде олармен соқтығысадыяғни электрлік қатынасқа түседі. Осының әсерінен ол өзінің энергиясын жұмсап, жыл-дамдығын баяулатады.Молекулалар пайда болады. Сәулеленудің бәріне сай қасиет- иондану эффектісін –иондық сәулелену дейді.

Иондану эффектісі – Зарядталған бөлшектердің бета және альфа-бөлшегі, протондар/ ұшып бара жатқанда олардың өтетін затының атом немесе молекула қабығындағы  электронмен электрлік қатынасқа түсуі.

Осының нәтижесінде атоммен немесе молекуламен қатынаста болатын бұл электронның байланысы үзіледі.  Құбылысқа түскен атом немесе молекула электронын жоғалтады, одан соң ол оң зарядты ионға айналады. Атомның қабығынан үзілген электрон ұшып бара жатып, жолында кездескен молекулалардың және атомдардың ионданған түріне айналуына әсерін тигізіп отырады. Ұшып бара жатқан бөлшектің кинетикалық энергиясы таусылғанша және бейтарапты молекулаға қосылып теріс зарядты түріне айналғанша бұл құбылыс өте береді.

Энергияны немен өлшейді? Ядролық физикада энергияны электронвольтпен Эв және мұның туындысы: мыңдаған электронвольт Кэв және миллиондаған электронвольт Мэв мөлшерімен өлшейді.

Рентген және гамма сәулелерінен энергияның қоюлануы сгусток түрінде  бөлініп отыруын олардың кванттар фотондар  түрінде сәулеленуі  деп атайды. Мысалы, күннің күлгін сәулесінің квант энергиясы электронвльтпен өлшегенде 3 эв–ке тең, диагностикалық мақсатта медицинада қолданылатын рентген сәулесінің квант энергиясы 30000 эв. Толқынның ұзындығы азайса оның квант энергиясы көбейеді. Ауасы сиретілген кеңістікте энергияға байланысты болмай – ақ рентген және гамма – сәулелерінің кванты жарықтың жылдамдығындай 299790 км/сек жылдамдықпен тарайды.

Рентген және гамма – сәулелерінің физикалық қасиеттерінің (денеден жылдам өткізгіштігі) бірден болуы, олардың биологияда және медицинада жиі қолданылуының себебі.

Иондық сәулеленудің топтары

Иондық сәулеленудің барлық түрлерін екі топқа бөлуге болады: электромагниттік сәулелену және корпускулярлық сәулелену.

Электромагниттік сәулеленуге рентген және гамма — сәулелері жатады, ал корпускулярлық сәулеленуге әр түрлі ядролық бөлшектер жатады. Күн – рентген сәулелерін шығарып отыратын бұлақ. Бұл сәулелер Жердің үстіңгі қабатындағы атмосферада ұсталынып тұратындығынан тірі жәндіктерге, жануарларға және адамдарға оның зиянды әсері жетпейді.

Гамма – кванты ядролық реакциялар жүргенде және көпшілік радиоактивтік заттар ыдырауға түскен кезде бөлініп отырады.

Рентген сәулелерінің және гамма – квантының физикалық қасиеттері ұқсас (заттардан өту қабілеті анағұрлым жоғары),  сондықтан тірі организмге олардың биологиялық әсерлері бірдей.

Корпускулярлық сәулеленуге ядролық бөлшектерден тұратын иондық радиацияның барлық түрлері жатады: бета бөлшегі (электрондар), протондар (сутегінің ядросы), альфа бөлшегі (гелийдің ядросы). Нейтрондар тікелей емес жолмен бөлшектерді иондандыра алатын болғандықтан, олар өздері зарядталмаған болса да сәулеленудің осы тобына жатады.

Зарядталған ядролық бөлшектер сәулеленген заттан өткенде өзінің энергиясын жұмсап, энергиясы таусылғанша сол заттың атомдарын және молекулаларын ионды түрге айналдыра береді.

Сәулелену ядро бөлшектерін тек ионды түрге айналдырып қана қоймайды, ол сәулеленуге түскен заттың атомдарын және молекулаларын өзінің энергиясын соларға беру арқылы қоздырады. Сөйтіп, иондану және қозу — сәулеленген зарядтан өтетін иондық радиациясының энергиясын жұмсайтын негізгі құбылыс. Бета – бөлшегі өзінің физикалық жағынан атомдардың қабығындағы электрондардан айырмашылығы жоқ. Электрондар сияқты олар теріс зарядталған. Бета – бөлшегі атом ядросының радиоактивтік ыдырау кезінде пайда болады да, сәуле түрінде одан өте жылдам бөлінеді.

Альфа – бөлшегі бета – бөлшегіне қарағанда 7300 есе ауыр. Альфа – бөлшегі атомдық номері үлкен кейбір элементтерден радиоактивті ыдырау кезінде бөлінеді. Мысалы, радий элементінің ыдырауында: 88 Ra226 — альфа бөлшегі  +86 Rn222 Альфа бөлшегінің ұшып шығуына байланысты атомдық номері екіге, ал атомдық салмағы төртке кемиді. Радиоактивтік элемент сәулеленгенде ол басқа элементке айналады.

 

Тіршіліктің пайда болуының алғашқы кезеңінде сәулеленудің маңызы

Тіршілік пайда болғаннан бұрын Жер үстіндегі атмосферада түрлі құбылыстар өтіп, жай қарапайым заттар күрделене бастаған, яғни жөнделу құбылыстары басым болған.

Жердің даму тарихының алғашқы кезеңіндегі атмосфера сутегінен, оттегінен, көміртегінен және азоттан құралған. Соған байланысты онда су, көмірқышқыл газ, метан, сутегі, аммиак сияқты молекулалар болған. Күннің күлгін сәулелерінің, ғарыштық сәулелердің, радиоактивтік минералдың, атмосфераның қозғалысқа келу әсерінен электрлік құбылыстар жиі болып тұрған. Осылардың әсерінен С – Н, Н – О, H – N, Н – Н байланыстары үзілген және энергияға бай ортаарлық заттар түзілген. Заттар өзара әрекеттенуінен синил қышқылы, құмырысқа қышқылы, формальдегид, гликоль альдегиді,сірке қышқылы секілді молекулалары құрылған. Жоғары энергия квантының әсерінен органикалық қосылыстар молекуласы күрделі түрге айналған. Энергияның үлкен мөлшерінің одан әрі қарай әсер ете беруі анағұрлым күрделі молекулалардың пайда болуына әкеп жеткізген. Мысалы, амин қышқылдары: глицин, аланин, аспарагин қышқылы.

Органикалық молекулалардың көбейіп, топтасуы түрлі құбылыстардың болуына себеп жасап, полисахаридтердің, ДНК, белоктардың, және тағы басқа заттардың пайда болуына жеткізді. Бұлар өмірдің негізгі сипаттамасы – энергия және информация қасиетін тасымалдайтын құрамдар.

Органикалық молекулалардың абиогендік түзілуіне және өмірдің пайда болуында ядролық энергия маңызды роль атқарған. Зертханалық тәжірибелерде ерекше жағдай жасағанда (әр түрлі үлкен мөлшерде энергия, иондық сәулелену, электр зарядтары әсерінен) органикалық молекулалардың аса қарапайым заттардан пайда болатынын А.И. опарин және тағы басқа оқымыстылар көрсеткен. Мысалы, амин қышқылдары, нуклеотидтер, үш фосфорлы аденозин қышқылы /АТФ/ және тағы басқа тәжірибеде алынған.

Радиациялық сәулелердің тірі ағзаға зияны

Радиоактивті ластану – қоршаған ортаны өте қауіпті әсер әкелетін физикалық ластанудың түрі. Бұл ластану адам денсаулығы мен тірі организмдерге радиациялық сәулелену арқылы зиянды әсер жасайды. Қазіргі уақытта дамыған елдерде ядролық энергетиканың дамуына байланысты қоршаған ортаның радиациялық ластануы үлкен қауіп тудыруда. Ластанудың бұл түрі химиялық кейін екінші ортаға шықты. Радиациялық ластануды мынадай топтарға бӛледі: 1) Радиоактивті заттардың бөлінуінің нәтижесінде пайда болатын альфа- (гелий ядросы), бета – (жылдам электрондар) бөлшектердің және гамма – сәулеленулердің әсерінен болатын радиациялық ластану (физикалық ластану түрі). 2) Қоршаған ортадағы радиоактивті заттардың мөлшерінің көбеюіне байланысты болатын ластану (химиялық ластану түрі). Энергия қуаты өте жоғары электрондарды атомнан ажыратып, оларды басқа иондарға қосып, дұрыс және теріс зарядты иондар құрайтын сәулені ионды сәуле деп атайды. Табиғи жолмен ионды сәуле (шашатын элементтердің) ғарыштан келеді және тау жыныстарында орналасқан радиоактивті заттардан таралады. Радиоактивті сәуле шашатын элементтердің изотоптарын радиоактивті изотоп немесе радионуклид деп атайды. Атом бомбаларын сынау, атом электростанцияларын пайдалану көбейген сайын аспаннан түсетін және жерде жиналған радиактивті қалдықтар тым көбейіп кетті. Басқа заттардың атомдары мен молекулаларына қосымша қуат ретінде өз сәулесін беретін ионды сәулелер корпускулярлық және электрлі магниттік болып екіге бөлінеді. Корпускулярлық сәулелер өз энергиясын кездескен барлық заттарға береді. Радиациялық ластанудың негізгі көздері альфа, бета, гамма сияқты радиоактивті сәулелер.

Альфа сәулелер – бұлар Гелийдің атом ядролары. Басқа сәулелермен салыстырғанда мӛлшері үлкен ауадағы жолы бірнеше сантиметрден аспайды. Жолында кездескен заттарға адам денесі, терісі немесе қағаз беті арқылы тоқтайды. Бірақ сол тоқталған нүктесінде ӛте күшті иондық әсер қалдырады.

Бета сәулелері. Бұлар жылдам электрондар. Мөлшері Гелий атом ядроларынан кіші ауадағы жолы ұзақ бірнеше метрге атылады. Атом денеге бірнеше сантиметрге сіңеді. Сәулені бір нүктеге емес, жүрген жол бойына шашады.

Нейтрон сәулелері. Электрлік қасиеті жағынан бейтарап элемент болғанымен атомдарға қалыпты жағдайынан ажыратқанда тура бағытталған атомдарды радиактивті сәуле шашып, радиоактивті емес материалдар мен денелерден ӛтіп гамма сәулелерімен салыстырғанда жылдам нейтрондар он есе, баяу нейтрондар бес есе кӛп зиян келтіреді. Нейтронды сәулелер атом станциялары маңында атом жарылыстары болған жерлерде көп жиналады. Осы сәуленің әсеріне жаңа радиоактивті заттар пайда болып қоршаған ортаға тарайды

Гамма сәулелері. Электрлік магниттік сәулелер қатарына жатып, күн сәулесі ұзақ қашықтыққа шашыратады. Толқындарының ұзындығы бетта сәулелерінен қысқа, денеден оңай ӛтіп ешқандай әсер қалдырмауы да мүмкін. Егер шашырап тарайтын сәуле болса, онда жол бойы ионды әсер қалдырады. Сонымен, альфа, бета, гамма сәулелері осы ретпен тұрса сәулелердін денеге өтуі күшейеді де, иондық әсері азая береді. Биолог ғалымдар альфа және бета сәулелерде дене ішіндегі сәулелер, ал гамма сәулені дене сыртындағы сәулелер деп атайды. Ӛйткені, альфа, бета сәулелер ішкен аспен, темекі түтінімен т.б. жолдармен адамның ішкі денесіне өтіп, көп уақыт сақталып үлкен әсер етеді. Ал гамма сәулелер денеде сақталмай ӛтіп кетеді, сәуленің кӛзі адам денесінен бӛлек болады. Дене сыртындағы сәулелер адамның шашына, қолымен бет терісіне шашырап тисе, дене ішіндегі сәулелер дененің ішкі мүшелеріне қауіпті. Олар денеде кӛп сақталып әбден таусылғанша немесе денеден шығып біткенше сәуле шаша береді. Рентген сәулелер де электрлік сәулелерге жатады, гамма сәулелеріне ұқсас арнаулы қондырғылар арқылы сәулені оңай алып, денені тотықтырады. Экологиялық жүйелерді зерттеуге пайдаланады. Рентген қондырғылар айнала радиоактивті сәуле шашады. Ғарыштан келетін ионды сәулелер корпускулярлық және электрлік-магниттік сәулелерден тұрады, биосфераға аса қауіпті емес. Ғарышта ұзақ уақыт болған жолаушыларға зияны бар.Ионданған сәулелер адам, жануар организмдерінде, ақуыз, фермент және басқа да заттардың өзгеруіне, яғни сәуле ауруының дамуына әкеліп соғады. Сәуле ауруы өзінен алынған сәуленің мӛлшеріне қарай ауыр және созылмалы болып бөлінеді. Адамдар екі-үш рет сәуле алғанда ауыр сәуле ауруына ұшырайды, ал аз мөлшерде адам ұзақ уақыт сәуле ауруына шалдығады. Қабылданған мөлшеріне қарай сәуле ауруы төрт түрлі дәрежеде болады: 1- дәрежесі жеңіл түрі – 100-200 рентген мөлшерінде; 2-дәрежесі орташа – 200- 300 рентген; 3-дәрежесі ауыр – 300-500 рентген мөлшерінде; 4-дәрежесі өте ауыр – 500 рентгеннен астам мөлшерде сәуле алған кезде болады. Сәуле ауруы төрт кезеңде жүреді: бірінші кезең — сәуленің организмге әсері оның мөлшеріне қарай болады. Оның ең алғашқы белгілері: әлсіздік, бас айналу, бас ауру, жүрек айну, құсу, іш өту, терінің бозаруы, қан қысымының айнымалы болуы, естен тануы. Екінші кезең — бірінші кезеңнен кейін уақытша аурудың жағдайы жақсарады. Бұл кезеңді латентті кезең, яғни, жағдайдың жақсы болып кӛрінуі кезеңі деп атайды. Алған радиация мӛлшері кӛп болса, бұл кезең қысқа болады да екі күннен үш жетіге созылады. Әлсіздік, терлегіштік, тәбетінің төмендеуі, ұйқысының бұзылуы байқалады және қанда өзгеріс болады. Үшінші кезең — өте жоғары мөлшерде сәуле алғанда сәуле ауруының асқыну кезеңі басталады.

Ғарыштық сәуле

Бөлшектерді тіркейтін құрал (1908 ж. Гейгер санағышы) ойлап табылғаннан кейін-ақ 1911 ж. ғарыштық сәулелер ашылды. Олар — әлем кеңістігінен Жерге келетін өте жоғары энергиялы (1021 эВ дейін) орнықты бөлшектердің ағыны және осы бөлшектердіңатмосферадағы атом ядроларымен өзара әрекеттесуінен пайда болатын екінші ретті бөлшектер. Олардың құрамына барлық белгілі элементар бөлшектер кіреді. Цифрлар 1 с-та 1м2 жерге түсетін бөлшектер санын көрсетеді. Суреттен бірінші ретті сәулелердің құрамына (90%) протондарα-бөлшектер (7%) және басқа атом ядролары, сондай-ақ ауыр ядроларға дейін кіретіні көрініп тұр. Төтенше жаңа жұлдыздардағы жарылыс ғарыштық сәулелердің көзі болуы мүмкін. Қазіргі заманғы үдеткіштердегі зарядталған бөлшектердің энергиясы (1014эВ) әлем кеңістігінің алыс нүктелерінен келетін бөлшектердің энергиясынан (1021эВ) әлдеқайда аз.

Дегенмен ғарыштан келетін сәулелердің тығыздығы үдеткіштерден алынатын бөлшектер ағынының тығыздығынан көптеген есе аз. Сондықтан ол бөлшектердің басқа бөлшектермен немесе атом ядроларымен соқтығысу ықтималдығы үдеткіштен алынған бөлшектерге қарағанда сирек. Осындай соқтығысулар кезінде бұрын белгісіз жаңа элементар бөлшектер пайда болады. Бұл жағдайға қарамастан ғалымдар әлі де көп уақытқа дейін өздерінің зерттеулерінде жоғары энергиялы ғарыштық сәулелерді (бөлшектерді) пайдалана береді. Жаңа элементар бөлшектердің барлығы жайлы теориялықболжам.Бірінші,рет 1927 ж кванттық физиканың теңдеулерін талдау кезінде ағылшын физигі П.  Дирак бірінші антибөлшек — позитронның болуы туралы болжам айтқан. 1932 ж. Вильсон камерасының көмегімен алынған фотосуреттерді талдап, американ физигі Карл Дейвид Андерсон суреттердің біреуінен қарама-қарсы бағытта қозғалған екі бөлшектің қисайған ізін (трек) байқаған. Әрі карай зерттеулердің нәтижесінде  γ-квантауың ядромен әрекеттескенде позитрон пайда болатыны және оның үнемі электронмен қатар пайда болатыны анықталған.

Бірінші рет электромагниттік өрістің затқа түрленетіні эксперимент жүзінде осылайша дәлелденді. Энергияның сақталу заңы бойынша, ұшып келген ү-кванттың энергиясы Е= hν тыныштықтағы электрон мен позитронның массасына ауысады. Минималды    энергия электронды- позитрондық жұпты құруға қажет, ол 2 m0с2-ге тең. Вакуумде позитрон (электрон сияқты) орнықты, дегенмен заттың ішінде электрондардың біреуіне тартылады және кері процесс — аннигиляцияның нәтижесінде, энергияның және импульстің сақталу заңына сәйкес екі немесе үш ү-квант пайда болады. Сонымен, «біздің әлемдегі» әрбір бөлшек (фотоннан басқасы) антибөлшекке ие.

1955 ж. эксперимент жүзінде антипротон, 1956 ж. антинейтрон, 1969 ж. аз мөлшерде антигелий атомдары, яғни антизат алынды. Антизаттан тұратын жүлдыздар мен планеталар бар ма? Бұл сұраққа дәл бүгін бір мәнді жауап беруге болмайды. 

Түпсіз ғарыш кеңістігіндегі жұлдыздардан Жер бетіне әр секунд сайын энергиясы 30 • 10 7 Дж/м2 жарық кванттары түседі. Сонымен қатар көзге көрінбейтін сәулелер есебінен де әр секундта ғарыштан қосымша 40 • 10 ‘ Дж/м2 энергия келеді. Көзге көрінетін ақ жарық энергиясынан да мол энергияға ие бұл сәулелер, негізінен, протондар мен а-бөлшектердің ағыны болып табылады.

Әлем кеңістігінен келетін энергиясы аса үлкен бөлшектерді варыш сәулелері дейді. Олардың сипатын (массасы мен заряд таңбасын) көпіршікті камерада немесе қалың қабатты фотопластинкаларда қалдырған тректері (іздері) арқылы эксперимент жүзінде анықтайды.

Ғарыш сәулелері жоғары энергиялы бөлшектер болып табылады. Сондықтан қазіргі алып үдеткіштерді салғанға дейін олар микроәлемнің құрылымын анықтауда, макроәлемнің даму сырын ұғуда зор пайдасын тигізді, әлі де тигізе береді.

Семей полигонының инфрақұрылымы

Осынау полигонның кемел инфрақұрылымы: Курчатов қаласын (Семей – 21), реакторлар кешенін, «Балапан», «Г» (Дегелеңдегі сейсмокешен), «Ш» («Тәжірибелік алаң» дейтін) сынақ алаңдарын, толып жатқан басқа да ұсақ тәжірибелік алаңдарды қамтиды. Семей ядролық полигонның осынау тәжірибелік алаңдарында 456 ядролық жарылыс жасалды. Осынау сынақтар атом қаруының қиратқыш қаруын айтарлықтай арттыруға ғана емес, оның жаңа түрлерін де жасауға мүмкіндік берді.

Семей ядролық полигонның алғашқы жүргізілуі

Семей ядролық полигонындағы сынақтардың жалпы саны 456 ядролық және термоядролық жарылысты құрады. Олардың 116-сы ашық болды, яғни жер бетіндегі немесе әуе кеңістігінде жасалды. Семей полигонында әуеде және жер бетінде сынақтан өткізілген ядролық зарядтардың жалпы қуаты 1945 жылы Хиросимаға тасталған атом бомбасының қуатынан 2,5 мың есе көп болды. 1949жылғы 29 тамызда тұп-тура таңғы сағат жетіде көз ілеспес жылдамдықпен ұлғайып бара жатқан отты доп кенеттен Жер денесіне қадалып, оны шарпып өтіп, аспанға көтерілген. Отты шардан соң, сұрапыл қуат пен көз қарастырар сәуле бас айналдырып жібергендей бір сәтте жер қабығының ыстық күлі мен иісі көкке көтерілген. Жер лыпасының өртең иісі қолқа атар түтіннің ащы иісін қолдан жасалған жел әп-сәтте жан жаққа таратты. Таяу жерлердегі сирек ауылдарда тұратын адамдар дір ете түскен жер мен жарты аспанды алып кеткен от-жалынға таңырқап, үйлерінен қарап тұрған. Жалғыз түп шөп қалмаған, түтігіп қарайып кеткен даланың тұл жамылғысы. Жан-тәсілім алдында жанталасқан тышқандардың, қарсақтардың кесірткелердің өлі денесі табылған. Жаңадан келгендер бұл тозақты Семей ядролық сынақ полигоны ретінде белгілі № 2 оқу полигонында РДС-1 (зымырандық көрсеткіш снаряды) плутоний зарядан жер бетінде сынақтан өткізу жарылысы деп атады. Бұл КСРО-да тұңғыш атом бомбасыныңжарылуы еді. Полигонда жаңа таталды жұлдыздың тууын Лаврентий БерияСергей Курчатов, әскери бастықтар мен атақты ғалымдар, Кеңестік атом бомбасының толып жатқан идеологиялық, идеялық және техникалық аталары тасадан бақылап тұрды.

Семей ядролық полигонындағы сынақтардың адамдарға, қоршаған ортаға әсері

Тұңғыш атомдық жарылыстың радиоактивті өнімдері аймақтың барлық елді мекендерін жауып қалды. Көрші қонған әскери объектіде не болып жатқаны туралы титімдей түсінігі жоқ жақындағы ауылдардың тұрғындары радиациялық сәуленің сұмдық дозасын алды. Халыққа сынақ туралы ескертілмеген де еді. Ядролық жарылыстар туралы халыққа 1953 жылдан бастап қана ескертіле бастады. Онда адамдар мен малды радиоактивті заттардың таралу аймағынан уақытша көшіру, оларды қарабайыр қорғаныш объектілеріне, орларға немесе кепелерге жасыру көзделді. Алайда жарылыстан кейін адамдар радиациядан былғанған жерлердегі өз үйлеріне оралып отырды. Жарылыс толқыны көптеген үйлер терезесінің шынысын ұшырып жіберген, кейбір үйлердің қабырғалары қирады. Кейінірек сынақ алдында уақытша көшірілген адамдар полигон жанындағы туған жерлеріне қайтып орала бастағанда, олардың көбісі үйінің орнын сипап қалды, не қақырап кеткен қабырғаларды көрді. Семей ядролық полигонындағы сынақтардың әсері туралы алғашқы шын да жүйелі деректер Қазақ КСР Ғылым академиясы жүргізген кең ауқымды медициналық-экологиялық зерттеулердің нәтижесінде алынды. Зерттеулерді, ғылыми экспедицияларды профессор Б. Атшабаров басқарды. Радиацияның адамға ықпалының механизмі қазіргі кезде едәуір жақсы парықталған. Бұл орайда ең қауіптісі – иондалатын радиацияның ықпалы гендік кодты дауасыз өзгерістерге соқтыруға мүмкін екендігі. 1949 жылғы алғашқы жер бетіндегі жарылыстан бастап Семей және Павлодар облыстарының радиациялық сәулеленудің ықпалына ұшыраған басқа аумақтардың тұрғындарының арасында сырқат санының ұдайы өсіп келе жатқаны байқалады. Бұлар өкпе мен сүт бездерінің рагы, лимфогемобластоз және басқа да қатерлі ісікті патологиялары. Жалпы алғанда рак ісігі сынақтар басталғалы бері үш есе өсті. Семей полигонына жақын нақ сол аудандарда жетілуіндегі әртүрлі ауытқулар, тәндік және естік кемшіліктер әрқилы сәбилер дүниеге ерекше көп келеді. Мамангдардың айтуынша, соны бәрі нақ қысқа мерзімді және қалдықты радиацияның кесірінен болатын генетикалық мутациямен байланысты. Адамдар ғана емес, жер де азап шегеді. Жылма-жыл радионуклидтердің жинала беруі жердің құнарлығын азайтады. Жерде орасан зор микроэлементтер: темір, мыс, магний және басқа металдар әрттүрлі дәнді дақылдар адам организміне сіңеді.

Каддафи 1992 жылы Назарбаевқа «мұсылман атом бомбасын» Қазақстан аумағында сақтап қалуды ұсынған болатын — Қ. Тоқаев

Ливияның бұрынғы басшысы Муаммар Каддафи 1992 жылы Қазақстанның ядролық снарядтарын ұстау үшін миллиардтаған доллар бөлгісі келетінін білдірген болатын деп хабарлайды ҚазАқпарат

Бүгін Астанада «Жаңа әлемдегі жаңа Қазақстан» атты «Бірінші Назарбаев оқулары» халықаралық форумы барысында сөз сөйлеген ҚР БҰҰ Бас хатшысының орынбасары Қасым-Жомарт Тоқаев осылай мәлім етті.

Өз сөзінде БҰҰ өкілі Қ. Тоқаев жас тәуелсіз Қазақстанның қалыптасу тарихында бірқатар маңызды эпизодтар есте сақталғанын айтып, соған тоқталып өтті.

«1992 жылдың басында Сыртқы істер министрлігіне дипломатиялық а көсемі Муаммар Каддафиден хат келді, онда еліміздің аумағында оның жазуынша, «алғашқы мұсылмандық атом бомбасы» делінетін ядролық арсеналдарды сақтау ұсынылған болатын. Бұл ретте, оны ұстап тұру үшін Каддфи хатында көптеген миллиард доллар көмектер бөлінетінін де уәде етілген», — деп есіне алды сөз арасында Қасым-Жомарт Тоқаев.

Оның пайымынша, кез келген жауапсыз саясаткер үшін осындай бай мемлекеттер тарапынан жасалған мұншалықты жомарт ұсыныстар әлдеқайда тартымды көрінуі мүмкін еді. «Бірақ нағыз мемлекет қайраткері қарапайым саясаткерден әлдеқайда ерекшеленеді, олар кез келген мәселені қазіргі конъюнктуралы санатпен ойламайды, ал стратегиялық тәртіп түсінігін басшылыққа алады», — деді БҰҰ Бас хатшысының орынбасары.

Қорытынды

Қазіргі кезде бір рет немесе ұзақ уақыт бойы кісі денесіне өткен ионды сәулелердің әсері жақсы зерттелген адамдардың ауру қаупі ең алдымен денеге жинақталған ионды сәулелердің мөлшеріне байланысты. Бұл проблеманың ӛзіне тән бірқатар ерекшеліктері бар және олар табиғатты қорғаудың жекелеген басқа міндеттерінен мүлдем өзгеше. Біріншіден, табиғатты қорғаудың барлық басқа проблемалары (суды, ауаны, жерді, орманды, жануарлар әлемін, т.б. қорғау) қайсібір дәрежеде бұрын алып келген. Екіншіден, радиоактивтілік ластану географиялық қабықтың барлық сфераларына және оның барлық компоненттеріне тікелей әсер етеді. Мұның өзі радиоактивтік фонның қалыңдауына қарсы күресті ерекше қиындатады және күрделендіре түседі. Үшіншіден, антропогендік радияцияның биосфераға ықпалының деңгейі шұғыл қарқынмен өсіп келеді. Осының бәрі биосфераны радиоактивтік ластанудан қорғау жӛніндегі арнаулы шаралар қолдануға мәжбүр етеді. Радиоактивтілік – адам өміріндегі маңызды орын алатын үлкен ғылым жаңалығы болып табылады. Ал бұл құбылыстың ғылымдағы маңызы қаншалықты зор болса, оның ағзаға, табиғат пен қоршаған ортаға, жер бетіндегі барлық тіршілік иелеріне келтіретін зиянының да бар екенін ұмытпау керек. Радиоактивті ластану бүкіл адамзатты толғандыратын, бүгінгі таңдағы өте өзекті мәселелердің бірі. Ол – жеке аймақтың ғана емес, планетарлық масштабтағы проблема. Сондықтан да, тұрғындарды қорғау жӛніндегі мемлекеттік шаралар ластану дәрежесін есепке ала отырып, бүкіл аумақтарды қамти отырып жүргізілуі қажет. Әрине, біздің қоғамымыз ұлы державаларды ядролық қаруды сынауды тоқтатуға мәжбүр ете алмас па. Бірақ, халықтың радиациялық проблемаларды шешуге белсенділік танытуы біздің қолымызда. Радиациялық сәулелену – шегі жоқ, ұлтқа, дініне, жас ерекшелігіне қарамастан барлығына бірдей зиян келтіретін құбылыс, әрқашан білінбей әсер етеді және жылдар бойы ағзада жиналып ең соңғы сәтте көрінеді. Ал бұл сәтте шаралар қолдануға өте кеш болуы мүмкін.

Пайдаланылған әдебиеттер

1. Қадыров, «Ядролық физика», Алматы, «Қазақ университеті», 2001

2. К.Н.Мухин, «Введение в ядерную физику», «Атом издат», Москва, 1965. 

1. Э.В.Шпольский, «Атомная физика» том I-II, Изд. «Наука» М., 1974г

3. А.Г.Чертов, А.А.Воробьев, М.Ф.Федоров, «Задачник по физике с примерами решения задач и справочными материалами», «Высшая школа»Москва,1973 Оқыту тілі: қазақ-орыс