موسسه علمی پژوهشی فری تز

فیزیک هسته ای

فیزیک هسته ایReviewed by Admin on Sep 14Rating:

در جهان همه چيز از اتم ساخته شده است. اتمهاي مختلف در کنار هم قرار مي‌گيرند و مولکول‌هاي مختلف را تشکيل مي‌دهند. هر اتمي که در طبيعت پيدا مي‌شود، يکي از ۹۲ نوع اتمي است که به نام عناصر طبيعي شناخته شده اند؛ پس هر چه روي زمين وجود دارد، از فلز، پلاستيک،لباس، شيشه گرفته تا مو و غيره، همه ترکيباتي از ۹۲ عنصر طبيعي هستند.جدول تناوبي عناصر، فهرست عناصري است که مي‌توان در طبيعت پيدا کرد به اضافه عناصري که به دست بشر ساخته شده است.
درون هر اتم مي‌توان سه ذره ريز پيدا کرد: پروتون، نوترون و الکترون.
پروتون‎ها در کنار هم قرار مي‌گيرند و هسته اتم را تشکيل مي‌دهند، در حالي که الکترون‎ها به دور هسته مي‌چرخند.
پروتون بار الکتريکي مثبت و الکترون بار الکتريکي منفي دارد و از آنجا که بارهاي مخالف، يکديگر را جذب مي‌کنند، پروتون و الکترون هم يکديگر را جذب مي‌کنند و همين نيرو، سبب پايدار ماندن الکترون‎ها در حرکت به دور هسته مي‌گردد. در اغلب حالت‌ها تعداد پروتون‎ها و الکترون‎هاي درون اتم يکسان است، بنابراين اتم درحالت عادي و طبيعي، خنثي است.
نوترون، بار خنثي دارد و وظيفه اش در هسته، کنار هم نگاه داشتن پروتون‌هاي هم بار است.مي دانيم که ذرات با بار يکسان يکديگر را دفع مي‌کنند .در نتيجه وظيفه نوترون‌ها اين است که با فراهم آوردن شرايط بهتر، پروتون‌ها را کنار هم نگاه دارند. ( اين کار توسط نيروي هسته اي قوي صورت مي‌گيرد )
تعداد پروتون‌هاي هسته، نوع اتم را مشخص مي‌کند. براي مثال اگر ۱۳ پروتون و ۱۴ نوترون، يک هسته را تشکيل دهند و ۱۳ الکترون هم به دور آن بچرخند، يک اتم آلومينيوم خواهيد داشت و اگر يک ميليون ميليارد ميليارد اتم آلومينيوم را در کنار هم قرار دهيد، آنگاه نزديک به پنجاه گرم آلومينيوم خواهيد داشت! همه آلومينيوم هايي که در طبيعت يافت مي‌شوند،AL27 يا آلومينيوم ۲۷ ناميده مي‌شوند. عدد ۲۷ نشان دهنده جرم اتمي است که مجموع تعداد پروتون‎ها و نوترون‌هاي هسته را نشان مي‌دهد.
اگر يک اتم آلومينيوم را درون يک بطري قرار دهيد و ميليون‌ها سال بعد برگرديد، باز هم همان اتم آلومينيوم را خواهيد يافت. بنابراين آلومينيوم ۲۷ يک اتم پايدار ناميده مي‌شود.
بسياري از اتم‌ها در شکل هاي مختلفي وجود دارند. مثلاً مس دو شکل دارد: مس ۶۳ که ۷۰ درصد کل مس موجود در طبيعت است و مس ۶۵ که ۳۰ درصد بقيه را تشکيل مي‌دهد. شکل هاي مختلف اتم، ايزوتوپ ناميده مي‌شوند. هر دو اتم مس ۶۳ و مس ۶۵ داراي ۲۹ پروتون هستند، ولي مس ۶۳ داراي ۳۴ نوترون و مس ۶۵ داراي ۳۶ نوترون است. هر دو ايزوتوپ از لحاظ فيزيکي خصوصيات يکساني دارند و هر دو  پايدارند ولي از لحاظ شيميايي متفاوتند.

اتم‌هاي ناپايدار
تا اوايل قرن بيستم، تصور مي‌شد تمامي اتم‌ها پايدار هستند، اما با کشف خاصيت پرتوزايي اورانيوم توسط بکرل مشخص شد برخي عناصر خاص داراي ايزوتوپ هاي راديواکتيو هستند و برخي ديگر، تمام ايزوتوپ هايشان راديواکتيو است.
راديواکتيو بدان معني است که هسته اتم از خود تشعشع ساطع مي‌کند.
هيدورژن مثال خوبي براي عنصري است که ايزوتوپ هاي متعددي دارد و فقط يکي از آن‌ها راديو اکتيو است.
هيدروژن طبيعي ( همان هيدروژني که ما مي‌شناسيم) در هسته خود داراي يک پروتون است و هيچ نوتروني ندارد. ( البته چون فقط يک پروتون درهسته وجود دارد نيازي به نوترون نيست ) ايزوتوپ ديگر هيدروژن، هيدروژن ۲ يا دو تريوم است که يک پروتون و يک نوترون در هسته خود جاي داده است. دوتريوم، فقط ۰۱۵/۰ درصد کل هيدروژن را تشکيل مي‌دهد و در طبيعت بسيار کمياب است، با اين حال مانند هيدورژن طبيعي رفتار مي‌کند. البته از يک جهت با آن تفاوت دارد و آن، سمي بودن دوتريوم در غلظت هاي بالاست. دوتريوم هم ايزوتوپ پايداري است، ولي ايزوتوپ بعدي که تريتيوم خوانده مي‌شود، ناپايدار است.
تريتيوم که هيدروژن ۳ نيز خوانده مي‌شود، در هسته خود يک پروتون و دو نوترون دارد و طي يک واپاشي راديواکتيو به هليوم ۳ تبديل مي‌شود. اين بدان معني است که اگر ظرفي پر از تريتيوم داشته باشيد و آن را بگذاريد و يک ميليون سال بعد برگرديد، ظرف شما پر از هليوم ۳ است. هليوم ۳ از ۲ پروتون و يک نوترون ساخته شده وعنصري پايدار است ).

فيزيک هسته اي چيست؟
در برخي عناصر مشخص، به طور طبيعي همه ايزوتوپ‌ها راديواکتيو هستند.
اورانيوم بهترين مثال براي چنين عناصري است که علاوه بر راديواکتيويته زياد سنگين ترين عنصر راديواکتيو هم هست که به طور طبيعي يافت مي‌شود. علاوه بر آن، هشت عنصر راديواکتيو طبيعي هم وجود دارند که عبارتند از پولوتونيوم، استا تين، رادون، فرانسيم، راديوم، اکتينيوم، توريم و پروتاکتسينانيوم. عناصر سنگين تر از اورانيوم که به دست بشر در آزمايشگاه ساخته شده اند، همگي راديواکتيو هستند.

دیدگاه شما

( الزامي )

(الزامي)