پی سی سیتی - فیزیک هسته ای؟

پی سی سیتی (http://p30city.net/index.php)

- فیزیک (http://p30city.net/forumdisplay.php?f=170)

- - فیزیک هسته ای؟ (http://p30city.net/showthread.php?t=13694)

فیزیک هسته ای؟

تابش های طبیعی خطرناکدرست است که واپاشیرادیواکتیو، یک فرآیند طبیعی است و عناصر رادیواکتیو هم بخشی از طبیعت هستند، ولیاین تابش های رادیواکتیو برای موجودات زنده زیان بار هستند. ذرات پر انرژی آلفا،بتا، نوترونها، پرتوهای گاما و پرتوهای کیهانی، همگی به تابش های یون ساز معروفند،بدین معنی که بر همکنش آنها با اتم ها منجر به جداسازی الکترون ها از لایه ظرفیتشانمی شود. از دست دادن الکترونها، مشکلات زیادی از جمله مرگ سلول ها و جهش های ژنتیکیرا برای موجودات زنده به دنبال دارد. جالب است بدانید جهش ژنتيکي عامل بروز سرطاناست.
درات آلفا، اندازه بزرگتری دارند و از این رو توانایینفوذ زیادی در مواد ندارند، مثلاً حتی نمی توانند از یک ورق کاغذ عبور کنند. از اینرو تا زمانی که در خارج بدن هستند تأثیری روی افراد ندارند. ولی اگر مواد غذاییآلوده به مواد تابنده ذرات آلفا بخورید، این ذرات می توانند آسیب مختصری درون بدنایجاد کنند.

ذرات بتا توانایی نفوذ بیشتری دارند که البته آن همخیلی زیاد نیست، ولی در صورت خورده شدن خطر بسیار بیشتری دارند. ذرات بتا را میتوان با یک ورقه فویل آلومینویم یا پلکسی گلاس متوقف کرد.
پرتوهای گاماهمانند اشعه X فقط با لایه های ضخیم سربی متوقف می شوند. نوترونها هم به دلیلی بییار بودن، قدرت نفوذ بسیار بالایی دارند و فقط با لایه های بسیار ضخیم بتن یامایعاتی چون آب و نفت متوقف می شوند. پرتوهای گاما و پرتوهای نوترون به دلیل همینقدرت نفوذ بالا می توانند اثرات بسیار وخیمی بر سلول های موجودات زنده بگذارند،تأثیراتی که گاه تا چند نسل ادامه خواهد داشت.

فیزیک هسته ای

واپاشی رادیو اکتیووحشت نکنيد بر خلافاسمش این فرایند بسیار ساده است! اتم یک ایزوتوپ رادیواکتیو طی یک واکنش خودبخودیبه یک عنصر دیگر تبدیل می شود. این واپاشی معمولاً از سه راه زیر انجام میشود:
1- واپاشی آلفا2- واپاشی بتا3- شکافت خودبهخودیتوضيح تفاوت این سه راه کمی مشکل است اما بدون اینکهبدانیداین سه راه چه فرقی با هم می کنند هم می توانيد از ادامه مطلب سر در آورید
در این فرآیندها چهار نوع تابشرادیواکتیو مختلف تولید می شود: -1 پرتو آلفا -2پرتو بتا -3پرتو گاما -4پرتوهاینوترون

فیزیک هسته ای

اتمهای ناپایدارتا اوایل قرنبیستم، تصور می شد تمامی اتم ها پایدار هستند، اما با کشف خاصیت پرتوزایی اورانیومتوسط بکرل مشخص شد برخی عناصر خاص دارای ایزوتوپ های رادیواکتیو هستند و برخی دیگر،تمام ایزوتوپ هایشان رادیواکتیو است. رادیواکتیو بدان معنی است که هسته اتم از خودتشعشع ساطع می کند.

هیدورژن مثال خوبیاز عنصری است که ایزوتوپ های متعددی دارد و فقط یکی از آنها رادیو اکتیو است. هیدروژن طبیعی ( همان هیدروژنی که ما می شناسیم) در هسته خود دارای یک پروتون است وهیچ نوترونی ندارد. ( البته چون فقط یک پروتون درهسته وجود دارد نیازی به نوتروننیست ) ایزوتوپ دیگر هیدروژن، هیدروژن 2 یا دو تریوم است که یک پروتون و يک نوتروندر هسته خود جای داده است. دوتریوم، فقط 015/0 درصد کل هیدروژن را تشکیل می دهد ودر طبیعت بسیار کمیاب است، با این حال مانند هیدورژن طبیعی رفتار می کند. البته ازیک جهت با آن تفاوت دارد و آن، سمی بودن دوتریوم در غلظت های بالاست. دوتریوم همایزوتوپ پایداری است، ولی ایزوتوپ بعدی که تریتیوم خوانده می شود، ناپایدار است. تریتیوم که هیدروژن 3 نیز خوانده می شود، در هسته خود یک پروتون و دو نوترون دارد وطی یک واپاشی رادیواکتیو به هلیوم 3 تبدیل می شود. این بدان معنی است که اگر ظرفیپر از تریتیوم داشته باشید و آن را بگذارید و یک میلیون سال بعد برگردید، ظرف شماپر از هلیوم 3 است. هلیوم 3 از 2 پروتون و یک نوترون ساخته شده وعنصری پایدار است (.

در برخی عناصرمشخص، به طور طبیعی همه ایزوتوپ ها رادیواکتیو هستند. اورانیوم بهترین مثال برایچنین عناصری است که علاوه بر رادیواکتیویته زیاد سنگین ترین عنصر رادیواکتیو هم هستکه به طور طبیعی یافت می شود. علاوه بر آن، هشت عنصر رادیواکتیو طبیعی هم وجوددارند که عبارتند از پولوتونیوم، استاتین، رادون، فرانسیم، رادیوم، اکتینیوم، توریمو پروتاکتسینانیوم. عناصر سنگین تر از اورانیوم که به دست بشر در آزمایشگاه ساختهشده اند، همگی رادیواکتیو هستند.

فیزیک هسته ای

در جهان همه چیز از اتم ساختهشده است. اتمهای مختلف در کنار هم قرار می گیرند و مولکولهای مختلف را تشکیل میدهند. هر اتمی که در طبیعت پیدا می شود، یکی از 92 نوع اتمی است که به نام عناصرطبیعی شناخته شده اند؛ پس هر چه روی زمین وجود دارد، از فلز، پلاستیک،لباس، شیشهگرفته تا مو و غیره، همه ترکیباتی از 92 عنصر طبیعی هستند. جدول تناوبی عناصر،فهرست عناصری است که می توان در طبیعت پیدا کرد به اضافه عناصری که به دست بشرساخته شده است.

درون هر اتم می توان سه ذره ریزپیدا کرد: پروتون، نوترون و الکترون. پروتونها در کنار هم قرار می گیرند و هسته اتم راتشکیل می دهند، در حالی که الکترونها به دور هسته می چرخند. پروتون بار الکتریکیمثبت و الکترون بار الکتریکی منفی دارد و از آنجا که بارهای مخالف ، یکدیگر را جذبمی کنند، پروتون و الکترون هم یکدیگر را جذب می کنند و همین نیرو، سبب پایدار ماندنالکترونها در حرکت به دور هسته می گردد. در اغلب حالت ها تعداد پروتونها والکترونهای درون اتم یکسان است، بنابراین اتم درحالت عادی و طبیعی خنثیاست.
نوترون، بار خنثی دارد و وظیفه اش در هسته، کنار همنگاه داشتن پروتونهای هم بار است.می دانیم که ذرات با بار یکسان یکدیگر را دفع میکنند .در نتیجه وظیفه نوترونها این است که با فراهم آوردن شرایط بهتر، پروتونها راکنار هم نگاه دارند. ( این کار توسط نیروی هسته ای قوی صورت می گیرد)تعداد پروتونهایهسته نوع اتم را مشخص می کند. برای مثال اگر 13 پروتون و 14 نوترون، یک هسته راتشکیل دهند و 13 الکترون هم به دور آن بچرخند، یک اتم آلومینیوم خواهید داشت و اگریک میلیون میلیارد میلیارد اتم آلومینیوم را در کنار هم قرار دهید، آنگاه نزدیک بهپنجاه گرم آلومینیوم خواهید داشت! همه آلومینیوم هایی که در طبیعت یافت می شوند، AL27 یا آلومینیوم 27 نامیده می شوند. عدد 27 نشان دهنده جرم اتمی است که مجموعتعداد پروتونها و نوترونهای هسته را نشان می دهد.
اگر یک اتمآلومینیوم را درون یک بطری قرار دهید و میلیونها سال بعد برگردید، باز هم همان اتمآلومینیوم را خواهید یافت. بنابراین آلومینیوم 27 یک اتم پایدار نامیده میشود.
بسیاری از اتمها در شکل های مختلفی وجود دارند. مثلاًمس دو شکل دارد: مس 63 که 70 درصد کل مس موجود در طبیعت است و مس 65 که 30 درصدبقیه را تشکیل می دهد. شکل های مختلف اتم، ایزوتوپ نامیده می شوند. هر دو اتم مس 63و مس 65 دارای 29 پروتون هستند، ولی مس 63 دارای 34 نوترون و مس 65 دارای 36 نوتروناست. هر دو ایزوتوپ خصوصیات یکسانی دارند و هر دو هم پایدارند.