English

Contact us

نظر دهید

تماس با ما

فارسی

Welcome to CPH Theory Siteبه سایت نظریه سی پی اچ خوش آمدید

 

 

نظریه سی پی اچ بر اساس تعمیم سرعت نور از انرژی به ماده بنا شده است.

اخبار

آرشیو مقالات

 

سی پی اچ در ژورنالها

   

 

سفر با نانو به اعماق هسته 

 

 

 

 


در هر کشوری، سازمان سیاحت وجهانگردی برای جهانگردان خارجی، راهنمایان متخصصی را تدارک می بیند تا این راهنمایان، جهانگردان را با مناطق سیاحتی و تاریخی کشور آشنا سازند و در طول سفر اطلاعاتی را در این زمینه به آن ها ارائه می دهند. در فیزیک نیز ما برای علاقه مندان به فیزیک (جهانگردان فیزیک)، راهنمایی تدارک دیده ایم. راهنمایی که برای سفر به اعماق هسته و ذرات زیر اتمی برای شما انتخاب کردیم، "نانو" نام دارد (نانو واحد فیزیکی و معادل 10 به توان 9- متر است). "نانو" ما را در سفر به اعماق زیر اتمی راهنمایی می کند و ما را با این دنیای به ظاهر کوچک اما وسیع و گسترده آشنا می سازد. پس خود را برای سفر به درون اتم آماده کنید. امیدورام که "نانو" راهنمای خوبی برای شما در این سفر باشد.

سفر خوشی را برای شما آرزو می کنیم!

مقدمات سفر

هنگامي كه فيزيكدانان  مشغول بررسي ساختار متكامل اتم بودند، متوجه توده متراكمي كه در مركز آن قرار دارد، شدند. و درصدد برآمدند تا به ساختار اين توده كه بخش ناچيزي از اتم را اشغال كرده است، دست يابند. اين ابر متراكم همان هسته اتم است كه بار الكتريكي مثبت دارد. براي درك صحيح و روشن از ساختار هسته، بهتر است با مرور از بيان مفاهيم رايج در ساختمان هسته، به بررسي ساختار آن بپردازيم.

 

شروع سفر

  ذرات سازنده اتم  را زير اتمي مي گويند. اين ذرات به دو دسته تقسيم مي شوند:

 

1)هادرون ها

2)ليپتون ها

 

هادرون ها: تركيباتي هستند كه از ذرات بنيادي كوارك تشكيل شده اند. كوارك ذره اي بنيادي كه داراي بار الكتريكي است و اندازه بار الكتريكي آن كمتر از 1 واحد است.  تا كنون 6 نوع كوارك كشف شده است كه عبارتند از: كوارك بالا(Up)،افسون(Charm) و رو(Top)  با بار الكتريكي 3/2+ (دو سوم)، كوارك پايين(Down)،عجيب(Strange) وته(Bottom) با بارالكتريكي3/1-(منفی یک سوم).

 علاوه بر بارالكتريكي كه نمودار خواص كوارك هاست از خواص ديگري بنام "رنگ " نيز استفاده مي شود. كوارك ها در سه رنگ "آبي"، "قرمز" و "سبز" طبقه بندي مي شوند.اين رنگ ها به منزله نوع بارالكتريكي آن هاست كه مشخصه نيروي بنيادي ميان كوارك هاست. اگر سه كوارك با اين سه رنگ مختلف در كنار يكديگر قرار گيرند رنگ سفيد حاصل مي شود. به ذراتي كه از سه كوارك تشكيل شده اند، باريون مي گويند. معروفترين و پايدارترين باريون هاي شناخته شده، پروتون و نوترون هستند. پروتون از دو كوارك بالا و يك كوارك پايين و نوترون از دو كوارك پايين و يك كوارك بالا تشكيل شده و به همين دليل است كه پروتون داراي بار الكتريكي 1+ و نوترون بي بار(با استفاده از جمع جبری بار کوارک های سازنده).

به تركيبات هادروني كه از يك كوارك وضد كوارك تشكيل شده باشند، مزون مي گويند. مثلاً يك كوارك آبي و يك كوارك ضد آبي در كنار هم كه قرار گيرند، مزون را ايجاد مي كنند. مزون ها ناپايدارند و در مدت زمان بسيار كم به انرژي تبديل مي شوند.معروفترين مزون هاي شناخته شده پيون، كه از يك كوارك بالا و ضد كوارك پايين و همچنين كائون، كه از كوارك بالا و ضد كوارك عجيب تشكيل شده اند. كه عمر اين ذرات به 0.000000002 ثانيه هم نمي رسد. اخيراً يك تركيب هادروني كه از پنج كوارك تشكيل شده است، كشف كرده اند.

" نانو به پنتا کوارک طوری خیره شده بود که گویا اولین باری است که آن را می بیند، اما بر اساس اطلاعات دریافتی در این زمینه توضیح می دهد: "  اين تركيب كه پنتا كوارك ناميده شده است از دو كوارك پايين، دوكوارك بالا و يك ضد كوارك عجيب تشكيل شده كه درمدت زمان كمتر از 20 -^10 (ده به توان منفی 20) ثانيه فرو مي پاشد و به يك نوترون و كائون مثبت تبديل مي شود. در تركيبات هادرون ها نيروهاي بنيادي وجود دارد كه اين نيرو ها قالب تركيبات هادروني را نگه مي دارد. نيروهاي بنيادي، نيروهاي حاكم بر جهان مي باشند كه ميان ذرات سنگ بناي مواد برقرار است. اين نيروها به چهار دسته تقسيم مي شوند:

1-      نيروي قوي(رنگ)

2-       نيروي الكترومغناطيسي

3-      نيروي ضعيف

4-      نيروي گرانشي

 * نيروي قوي: اين نيرو مخصوص تركيبات كواركي است كه ميان كوارك ها بر قرار است. لازمه برقراري اين نيرو آن است كه سه كوارك با سه رنگ مختلف (كه در بالا ذكر شد) در كنار يكديگر قرار گيرند، همانطور كه لازمه برقراري نيروي الكتريكي آنست كه دو ذره باردار در كنار هم باشند. به همين دليل است كه كوارك ها به تنهايي در طبيعت يافت نمي شوند. اين نيرو از پرت شدن كوارك ها در درون پروتون و نوترون جلوگيري مي كند. اين نيرو توسط گلوئون ها، بين كوارك ها منتقل مي شود. البته اين نيرو فقط در فواصل كوتاه كارگر است.

* نيروي الكترومغناطيسي: اين نيرو ميان ذرات باردار ايجاد مي شود. و همچنين نيروي الكترومغناطيسي بر ذرات باردار كه در ميدان مغناطيسي در حال حركتند، وارد مي شود. اين نيرو توسط فوتون ها، بين ذرات باردار منتقل مي شود.

 *نيروي ضعيف: علاوه بر دو نيرويي كه در بالا ذكر شد، نيرويي وجود دارد كه بدون استثنا بر تمام ذرات جهان در فواصل بسيار بسيار كم حكمفرماست. اين نيرو را نيروي ضعيف مي نامند، كه توسط بوزون ها ميان ذرات منتقل مي شود.

 *نيروي گرانشي (جاذبه): نيروي جاذبه اي است كه ميان اجسامي كه داراي جرم مي باشند حكمفرماست. اين نيرو نسبت به نيروهاي بنيادي ديگر در مورد ذرات بنيادي  ودر فواصل كوتاه بسيار ضعيف است. اين نيرو در مورد اجرام آسماني موثر است. نيرو گرانشي توسط ذرات گراويتون(Graviton) ميان مواد جابجا مي شود. ناقلان نيروهاي بنيادي همگي از ذرات بنيادي به شمار مي آيند.

 

 ليپتون ها : ليپتون ها ذرات بنيادي هستند كه نيروي قوي (رنگ) بر آن ها حاكم نيست. معروفترين ليپتون هاي شناخته شده، الكترون، ميون ها و تاو مي باشند كه همگي اين ذرات بار الكتريكي منفي دارند. الكترون ها پايدارند اما دوذره ميون و تاو عمرشان بسيار كم مي باشد. نوترينوي اين ذرات نيز وجود دارد كه پايدار هستند.

 نوترون ها به تنهايي ناپايدارند و پس از حدود 15 دقيقه از بين مي روند و به يك پروتون و الكترون تبديل مي شوند. در آزمايشگاه مقدار انرژي محاسبه شده براي الكترون واپاشي شده، كمتر از مقدار مشاهده شده در آزمايش اين واكنش بوده است. فيزيكدانان با بررسي كل انرژي در قبل و بعد از واكنش به اين نتيجه رسيدند كه مقداري انرژي در واپاشي الكترون ناپديد شده است و پايستگي انرژي در اين مورد صدق نمي كند. تا اينكه در سال 1933 ولفگانگ پائولي نظريه اي را در اين مورد ارئه داد. اين نظريه مي گويد هنگامي كه الكترون يا هر ذره بنيادي ميون يا تاو، واپاشي مي كند، مقداري از انرژي آزاد شده در اين واكنش توسط ذره اي بي بار كه جرم آن نزديك به صفر است حمل مي شود. اين ذره را نوترينو يعني يك ذره خيلي كوچك خنثي، نام نهادند. چون جرم اين ذره نزديك به صفر است، تشخيص آن در آزمايشگاه ها بسيار سخت و مشكل بود.

" نانو کمی مکث کرده و ادامه می دهد :"  تا اينكه در سال 1956 به وجود اين ذره در يك ميدان مغناطيسي بسيار بسيار قوي پي بردند.

پس تمام ذرات ليپتون، كوارك ها و ذرات ميدان (ذرات منتقل كننده نيرو) جزو ذرات بنيادي هستند.از اين ذرات بنيادي، فقط كوارك بالا، پايين والكترون در ساختار جهان ما نقشي را برعهده دارند. پروتون ها و نوترون ها نسبت به الكترون ها بسيار سنگين هستند اما اندازه بار الكتريكي پروتون ها والكترون ها يكسان مي باشد.

اكنون با مرور بر مفاهيم ذرات بنيادي، مي توانيم ساختمان هسته را توصيف كنيم. هسته از پروتون ها و نوترون ها تشكيل شده كه به طور متراكم در كنار يكديگر قرار دارند. به ذرات سازنده هسته، نوكلئون مي گويند. هسته داراي بارالكتريكي مثبت مي باشد. اندازه بار الكتريكي هسته كه ناشي از پروتون هاي آن مي باشد، برابر با مجموع اندازه تعداد بار الكتريكي منفي الكترون هاست. به همين دليل اتم در حالت طبيعي از نظر بار الكتريكي خنثي است. اگر اتم الكتروني را از دست بدهد، تعداد بار الكتريكي منفي كمتر از تعداد بار الكتريكي مثبت مي شود و درنتيجه اتم به يون مثبت تبديل مي شود. اتم هاي فلزي داراي چنين خاصيتي هستند. اما اگر اتمي الكتروني را دريافت كند، تعداد بار الكتريكي مثبت كمتر از تعداد بار الكتريكي منفي مي شود و در نتيجه اتم به يون منفي تبديل مي گردد. اتم هاي عناصر نافلز داراي چنين خاصيتي مي باشند.هسته با بار الكتريكي مثبت خود باعث مي شود كه الكترون ها در سطوح انرژي معين در اطراف خود حركت كنند. تا جايي كه مي دانيم، بيشتر فضاي اتم توخالي است و بخش ناچيزي از آن را هسته اشغال كرده است. هسته كه دربرگيرنده ذرات سنگين  مي باشد، جرم اتم به شمار مي رود. اما در واحد جرم اتمي، جرم الكترون هاي اتم را نيز در نظر مي گيرند.

 تعداد پروتون هاي هسته يك اتم را عدد اتمي مي گويند كه با A نشان مي دهند. عدد اتمي نيز نمودار تعداد الكترون هاي اتم خنثي به شمار مي رود. تعداد نوكلئون هاي هسته يك اتم را عدد جرمي مي گويند كه با Z نشان مي دهند. پس (Z-A)  تعداد نوترون هاي هسته را به ما نشان مي دهد.

هر عنصر عدد اتمي منحصر به فردي دارد كه نمايانگر خاصيت شيميايي آن مي باشد اما عدد جرمي عنصر نمايانگر خواص فيزيكي عنصر مانند چگالي و جرم مي باشد. اما عدد جرمي هسته هاي اتم هاي يك عنصر متفاوت مي باشد. و اين تفاوت ناشي از متغيير بودن تعداد نوترون هاي هسته هاي عنصر مي باشد. پس به عناصري كه عدد اتمي آن ها يكسان اما عدد جرميشان متفاوت مي باشد، ايزوتوپ هاي آن عنصر مي گويند. مثلا ًعدد اتمي كربن 6 مي باشد اما كربن داراي 4 ايزوتوپ با اعداد جرمي 13,12,11 و14 مي باشد. عدد جرمي را در پايين نماد عنصر و عدد اتمي را در بالاي نماد عنصر مي نويسند.

ما مي دانيم كه هسته توده اي توپر و متراكم مي باشد كه در آن پروتون ها و نوترون ها به صورت فشرده در كنار يكديگر قرار گرفته اند. به نيرويي كه بر پروتون ها و نوترون ها وارد شده و آن ها را در هسته، در كنار يكديگر قرار مي دهد، نيروي هسته اي مي گويند. نيروي هسته اي بايستي آنقدر قوي باشد تا بر نيروي رانشي ميان پروتون هاي هسته كه در كنار يكديگر قرار گرفته اند، فايق شده و آن ها را در كنار يكديگر قرار داده تا هسته را پايدار نگه دارد. نيروي هسته اي نيروي بنيادي نيست بلكه نيروي هاي بنيادي، زير بناي اين نيروي قوي مي باشند. البته نيروي قوي(كوارك) و نيروي ضعيف نسبت به دو نيروي بنيادي ديگر، بر نيروي هسته اي موثرترند. به همين دليل نيروي هسته اي در فواصل كوتاه كارگر است.

هنگامي كه پروتون ها و نوترون ها در كنار يكديگر قرار مي گيرند و هسته اتمي را به وجود مي آورند، مجموع جرم پروتون ها ونوترون هاي هسته از جرم هسته كمتر مي باشد، پس در تشكيل هسته اتم، مقداري جرم به انرژي تبديل مي شود. كه به اين مقدار انرژي، انرژي اتصال هسته مي گويند. پس انرژي اتصال، مقدار انرژي لازم براي شكستن كامل هسته اتم وتبديل آن به پروتون ها و نوترون هاي مستقل، و يا مقدار انرژي كه بر اثر تشكيل هسته اتم آزاد مي شود، مي باشد.

اگر Mn مجموع جرم نوكلئون ها ، Me جرم الكترون و Mx جرم اتمي ايزوتوپ يك عنصر باشد، آنگاه انرژي اتصال هسته از رابطه زير بدست مي آيد:

 

E=(Mn+A Me) c2- (Mx) c2

 

نيروي هسته اي نيرويي كوتاه برد كه در فاصله محدودي موثر است. در هسته پايدار اتم هاي سبك تعداد پروتون ها و نوترون ها برابر و يا اختلافشان به يك نزديك مي شود. اما در هسته اتم هاي سنگين تعداد پروتون ها و نوترون ها بيشتر مي شود به طوري كه در اتم هاي سنگين تعداد نوترون ها بيشتر از پروتون ها مي شود تا بر نيروي رانشي پروتون ها كه در حال افزايش مي باشد، غلبه كند، و اين امر خود سبب مي شود تا از طرفي شعاع هسته افزايش يابد و از طرف ديگر نيروي رانشي ميان پروتون ها قوي تر مي شود، و در نتيجه نيروي هسته اي نمي تواند هسته را پايدار نگه دارد و هسته فرو مي پاشد. سنگين ترين هسته پايدار بيسموت 209 (عدد جرمي 209 و عدداتمي 83) و سبكترين هسته ناپايدار تريتيم (ايزوتوپي از هيدروژن كه عدد جرمي آن 3 مي باشد). تحقيقات نشان داده اند هسته هايي كه عدد اتمي آن ها 20،8،2 و يا 82 مي باشد، نسبت به ساير نوكلئيد ها از پايداري كاملي برخوردارند، زيرا انرژي اتصال هسته اي اين عناصر زياد مي باشد. و همچنين اين عناصر نسبت به عناصر اطراف خود در جدول تناوبي، ايزوتوپ هاي بيشتري دارند.  هنگامي كه هسته اي فرو مي پاشد، شكافت هسته اي رخ مي دهد كه در طي اين واكنش هسته اي مقدار زيادي انرژي آزاد مي شود. انرژي آزاد شده در واكنش هسته اي نسبت به واكنش شيميايي بسيار زياد مي باشد، زيرا در طي اين واكنش مقداري جرم به انرژي تبديل مي شود. پس جرم هسته اوليه بيشتر از جرم هسته محصولات است. پس واكنش هسته اي واكنشي است كه در آن يك هسته به هسته ديگر تبديل مي شود كه در طي اين واكنش مقادير عظيمي انرژي آزاد مي شود. واكنش هاي هسته اي به دو دسته تقسيم مي شوند:

1)      شكافت هسته

2)      همجوشي

شكافت هسته اي :

 واكنشي است كه در آن هسته مادر دچار دگرگوني مي شود و در اين دگرگوني تعداد پروتون ها و نوترون هاي نوكلئيد تغيير مي كند و در نتيجه هسته به نوكلئيدي جديد تبديل مي گردد كه در اين تبديل مقداري جرم به انرژي تبديل مي شود. در طي شكافت هسته اي، ذرات بنيادي و تركيبات هادروني كه طول عمرشان بسيار كم مي باشد، نيز توليد مي گردد. اما در فاصله زماني بسيار كوتاه اين ذرات به انرژي تبديل مي شوند؛ مانند توليد كاوون ها كه در برخورد پرتو گاما به هسته كربن 12 در مدت زمان كمتر از 10- ^10 ثانيه متلاشي مي شود.  شكافت هاي هسته اي همراه با واپاشي پرتوزايي مي باشد. پرتو هاي آلفا، بتا و گاما از جمله پرتو هاي شناخته شده در پرتوزايي مي باشند.

  آلفا, از دو پروتون و دو نوترون تشكيل شده و داراي بار الكتريكي 2+ است به همين خاطر آلفا هسته هيليم به شمار مي رود. هسته هاي سنگين تر كه عدد جرمي و عدد اتمي آن ها به ترتيب بيشتر از 209 و83 باشد، مطابق آنچه كه در بالا به آن اشاره شد، در فروپاشي خود مي توانند ذرات آلفا را گسيل كنند. ذرات آلفا مقدار انرژي آزاده شده در شكافت هسته اي را براي خود دريافت مي كنند؛ كه اين مقدار انرژي به صورت انرژي جنبشي پرتو آلفا ظاهر مي شود. سرعت پرتو آلفا در حدود 16000كيلومتر بر ثانيه است. اين پرتو مي تواند در برخي از اجسام نازك نفوذ كرده و از آن ها عبور كند.

  بتا؛ در واپاشي بتا دو نوع بتا گسيل مي شود. بتا مثبت وبتا منفي. بتا منفي از الكترون تشكيل شده و بار الكتريكي آن 1- و بتا مثبت از پوزيترون(ضد الكترون) تشكيل شده و اندازه بار آن 1+ است.

  در برخي از اتم ها، هسته اتم براي آنكه به پايداري برسد، در هسته، يك نوترون به پروتون و الكترون تبديل مي شود، و در نتيجه عدد اتمي هسته يكي افزايش مي يابد و عدد جرمي آن ثابت باقي مي ماند. در اين واكنش هسته اي، يك الكترون از هسته اتم گسيل مي شود كه به آن پرتو بتا (منفي) مي گويند. الكترون گسيلي، مقداري از انرژي آزاد شده در اين واكنش را براي خود مي گيرد، كه اين انرژي به صورت انرژي جنبشي بتا ظاهر مي شود اما در اين فرايند مقداري از انرژي توسط پادنوترينو حمل مي شود. به همين دليل، الكترون گسيلي از هسته اتم، در درون اتم قرار نمي گيرد؛ و چون در هسته جديد تعداد پروتون ها بيشتر از الكترون هاي اتم مي باشد، اتم به يون مثبت تبديل مي شود. به طوري كه اگر اين واكنش را در يك ميدان مغناطيسي قوي قرار دهيم، بتا در يك مسير و يون مثبت در مسير خلاف آن منحرف مي شود. و اين آزمايش نشان دهنده منفي بودن بار بتاست. سرعت بتا در حدود 130,000 كيلومتر بر ثانيه است.

در بعضي از اتم ها، نوكلئيد اتم براي رسيدن به پايداري، در هسته يك پروتون به نوترون و پوزيترون(ضد الكترون) تبديل مي شود و در نتيجه عدد اتمي آن يكي كم مي شود و عدد جرمي ثابت باقي مي ماند. پوزيترون از هسته اتم گسيل مي شود كه به آن بتاي مثبت مي گويند. بتاي مثبت مقداري از انرژي آزاد شده در اين واكنش را دريافت مي كند و همچنين مقداري از انرژي آزاد شده در اين فرايند توسط نوترينو حمل مي شود. چون در اين واكنش تعداد پروتون ها كمتر از الكترون ها مي شود در طي اين فرايند در مدت زمان بسيار كوتاه، اتم به يون منفي تبديل مي گردد؛ و اين امر سبب مي شود كه قدرت هسته در جذب الكترون ها، مخصوصا الكترون هاي سطوح بالا، ضعيف تر شود و به هر الكترون سهم كمتري از نيرو جاذبه برسد. و الكتروني كه در سطح انرژي بالايي قرار دارد، با دريافت حداقل انرژي آزاد شده در واكنش هسته اي، از مدار خود خارج شده و اتم را ترك مي كند. الكترون و پوزيترون به يكديگر برخورد كرده و به انرژي تبديل مي شوند. اگر اين واكنش را در اتاقك ابر ويلسون تحت ميدان مغناطيسي بسيار قوي قرار دهيم، مشاهده مي كنيم كه الكترون و پوزيترون در خلاف جهت يكديگر منحرف مي شوند و هسته محصول بدون انحراف به مسير خود ادامه مي دهد. واين نشان مي دهد كه بتاي مثبت از پوزيتورن با بار مثبت تشكيل شده. البته اين نوع هسته ها كه بتا مثبت گسيل مي كنند در طبيعت تاكنون كشف نشده، و بلكه به دست بشر ساخته شده است.

در برخي ازاتم ها، هسته اتم، الكتروني را كه در سطح انرژي اول قرار دارد، جذب مي كند. اين الكترون در هسته گير انداخته مي شود. اين الكترون گير انداخته شده در هسته با پروتون، يك نوترون را ايجاد مي كنند. در نتيجه عدد اتمي يكي كم شده و عدد جرمي ثابت باقي مي ماند. كه به اين پديده گير اندازي الكترون مي گويند. گيراندازي الكترون همان اثر گسيل بتا مثبت را دارد. گير اندازي الكترون موقعي اتفاق مي افتد كه نسبت نوترون به پروتون يك نوكلئد پايدار، افزايش يابد. در طي اين فرايند چون جاي يك الكترون در سطح انرژي اول خالي باقي مي ماند، يك الكترون از سطح انرژي بالاتر به سطح انرژي اول منتقل مي شود، كه در اين انتقال، الكترون مقداري انرژي به صورت تابش گسيل مي كند كه اين پرتو تابشي در محدوده پرتو ايكس مي باشد. البته اين نوع نوكليدها تا كنون در طبيعت يافت نشده است و بلكه در آزمايشگاه ها توسط بشر ساخته شده است.

پرتو گاما، يكي از پرتو هاي گسيلي در واكنش هسته ايست. اين پرتو از جنس نور است. طول موج پرتو گاما از پرتو ايكس كوتاهتر است و اين نشان مي دهد كه انرژي پرتو گاما از پرتو ايكس بيشتر مي باشد. در طي واكنش هسته اي، هسته مقداري از انرژي آزاد شده در واكنش را دريافت مي كند و به سطح انرژي بالاتري مي رود. هسته در مدت زماني كمتر از 28- ^ 10 ثانيه به سطح انرژي پايدارتري مي رود كه در اين انتقال مقداري از انرژي دريافتي را به صورت تابشي گسيل مي كند. انرژي اين پرتو تابشي حتي از پرتو ايكس نيز بيشتر مي باشد، كه به اين پرتو گسيلي گاما مي گويند. پرتو گاما در تمام واكنش هاي هسته اي مشاهده شده است.

  طبق آنچه كه گقته شد، شكافت هسته اي مي توانند به سه طريق رخ دهند:

1)   هسته اتم هاي سنگين طبق آنچه كه در بالا به آن اشاره كرديم فرو مي پاشند و به هسته هاي سبكتري تبديل مي گردند. اين فرايند همراه با واپاشي پرتوزايي مي باشد. مانند شكافت خود به خود اورانيم 235.

2)   در برخي از هسته ها(مخصوصا هسته هاي سبك)، پروتون ها و نوترون ها به گونه اي در كنار يكديگر قرار مي گيرند كه نيروي هسته اي نمي تواند آن ها را در هسته نگاه دارد و در نتيجه هسته دچار دگرگوني مي شود.

3)   اگر هسته را توسط ذراتي مانند پريتيم(پروتون)،دوتريم،آلفا، نوترون و يا حتي پرتو گاما بمباران كنيم، اگر انرژي اين ذرات در هنگام برخورد با هسته به اندازه كافي باشد، هسته دچار دگرگوني مي شود، كه در طي اين فرايند مقداري انرژي آزاد مي شود.

در پرتاب ذرات يوني مانند آلفا و پروتون كه داراي بار الكتريكي مثبت مي باشند، انرژي اين ذرات بايد به اندازه اي تا از يك طرف بتواند بر نيروي رانشي ميان خود و هسته غلبه كرده و به آن برخورد كند، و از طرف ديگر بتواند در برخورد با هسته، آن را بشكافاند.

در پرتاب نوترون، اگر انرژي نوترون پرتابي، كمتر از مقدار معين باشد، نوترون نمي تواند هسته را بشكافد و نوترون در هسته گيراندازي مي شود. با گيراندازي نوترون، تعداد نوترون هسته يكي بيشتر مي شود، و در نتيجه عدد جرمي اتم يكي افزايش مي يابد. از اين طريق ايزوتوپ هاي مختلف يك عنصر را در آزمايشگاه مي سازند. اما اگر انرژي جنبشي نوترون بيشتر از حد معين باشد، اين نوترون مي تواند هسته اتم را بشكافد و در نتيجه شكافت هسته اي رخ مي دهد. به اين نوترون هاي با انرژي جنبشي زياد، نوترون هاي حرارتي مي گويند. از نوترون هاي حرارتي در نيروگاه هاي اتمي و همچنين بمب اتمي استفاده مي كنند. پرتو گاما كه حامل انرژي است مي تواند با انرژي خود ذراتي را در درون هسته قرار دارند را به بيرون پرتاب كند.

 

همجوشي :

واكنش همجوشي، فرايندي است كه در طي آن دو(يا چند) هسته سبكتر باهم برخورد كرده و به هسته(هاي) سنگين تر تبديل مي شود. در اين واكنش جرم محصولات كمتر از جرم اوليه است، پس در طي اين فرايند مقداري جرم به انرژي تبديل مي شود. هسته ها داراي بار الكتريكي مثبت مي باشند پس در فرايند همجوشي بايد بر نيروي رانشي ميان هسته ها غلبه كرد، تا بتوانيم هسته ها را به يكديگر برخورد دهيم تا در اين برخورد هسته سنگين تر توليد شود. پس لازمه شرايط ايجاد فرايند همجوشي، فراهم كردن انرژي لازم براي برخورد كردن هسته ها به يكديگر مي باشد. به همين دليل فرايند همجوشي در دماهاي بسيار بسيار بالا رخ مي دهند. با آزاد شدن انرژي در فرايند همجوشي، اين مقدار انرژي، مي تواند شرايط لازم را براي ايجاد واكنش هاي همجوشي ديگر،  فراهم كند. در فرايند همجوشي، كه دماي محيط بسيار بسيار بالاست ماده در حالت پلاسماست. نمونه بارز اين پديده، خورشيد مي باشد، كه دماي هسته آن به بيش از 20ميليون كلوين مي رسد.

پایان سفر

سفر ما به اعماق هسته و دیدار با ذرات زیر اتمی به پایان رسید و امیدوارم که نانو راهنمای خوبی برای شما در این سفر بوده باشد.

سوغاتی سفر

اطلاعاتی را که در این سفر کسب کرده اید به دیگران منتقل سازید.

 

"به امید سفر دیگر به نقاط مختلف فیزیک با راهنمای جدید"


منبع  :   پارس اسکای
نویسنده : احمد شکیب 
 

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 

26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

آخرین مقالات


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LEIBNITZ'S MONADS & JAVADI'S CPH

General Science Journal

World Science Database

Hadronic Journal

National Research Council Canada

Journal of Nuclear and Particle Physics

Scientific Journal of Pure and Applied Science

Sub quantum space and interactions from photon to fermions and bosons

آرشیو موضوعی

اختر فیزیک

اجتماعی

الکترومغناطیس

بوزونها

ترمودینامیک

ذرات زیر اتمی

زندگی نامه ها

کامپیوتر و اینترنت

فیزیک عمومی

فیزیک کلاسیک

فلسفه فیزیک

مکانیک کوانتوم

فناوری نانو

نسبیت

ریسمانها

سی پی اچ

 فیزیک از آغاز تا امروز

زندگی نامه

از آغاز کودکی به پدیده های فیزیکی و قوانین حاکم بر جهان هستی کنجکاو بودم. از همان زمان دو کمیت زمان و انرژی بیش از همه برایم مبهم بود. می خواستم بدانم ماهیت زمان چیست و ماهیت انرژی چیست؟


 

 


يکشنبه 1 دي 1392

22 December, 2013 13:27

free hit counters

Copyright 2013 CPH Theory

Last modified 12/22/2013