تاپیک اختصاصی مباحث مربوط به فیـــزیک نــویـــن

[™Ali]

شکافت هسته ای:

شکافت هسته ای فرآیندی است که در آن یک اتم سنگین مانند اورانیوم به دو اتم سبکتر تبدیل می‌شود. وقتی هسته‌ای با عدد اتمی زیاد شکافته شود، بر پایه فرمول اینشتین، مقداری از جرم آن به انرژی تبدیل می‌شود. از این انرژی در تولید برق (در نیروگاه هسته‌ای) یا تخریب (سلاح‌های هسته‌ای) استفاده می‌شود. اوتوهان زمانی که قصد داشت از بمباران اورانیوم با نوترون آن را به رادیم تبدیل کند دریافت که به اتم بسیار کوچکتری دست یافته است.در تمام واکنش های هسته ای که تا ان زمان شناخته شده بود تنها ذرات کوچک از هسته جدا می شدند اما این بار یک تقسیم بزرگ رخ داده بود. لایز میتنر و اوتو فریش دریافتند که فراورده ی این بمباران نوترونی باریم است و جرم هر اتم اورانیم هنگام تبدیل شدن به ذرات کوچکتر به اندازه ی یک پنجم جرم یک پروتون کاهش می یابد و این جرم مطابق رابطه ی اینشتین E=mc² به انرژی تبدیل شده است.به خاطر شباهت این پدیده ی تقسیم هسته با تقسیم سلولی میتنر و فریش آن را شکافت نامیدند.مقاله ی این یافته در یازدهم فوریه ی ۱۹۳۹ در نشریه ی نیچر با عنوان "واکنش هسته ای نوع جدید" منتشر شد. در تصویر اتم اورانیم-۲۳۵ دیده می شود که پس از برخورد یک نوترون متلاشی شده و پرتو های رادیو اکتیو از خود صادر می کند.سپس به دو عنصر باریم-۱۴۱ و کریپتون-۹۲ تقسیم شده و به پایداری می رسد.


واپاشی هسته‌ای:

واپاشی هسته‌ای (فروپاشی هسته ای) به مجموعه فرآیندهای مختلفی گفته می‌شود که در هسته اتم های ناپایدار (رادیواکتیو) رخ می‌دهد و منجر به تولید ذرات زیراتمی می‌شود. به این ذرات زیراتمی که از واپاشی تدریجی اتم های ناپایدار حاصل می شوند، تشعشعات رادیواکتیو می گویند. در اثر واپاشی هسته ای پس از یک زمان تصادفی (که نیمه عمر آن قابل تعیین است.) هسته های بزرگ به هسته های کوچک تر و معمولا پایدارتر تجزیه می شوند و ماده اولیه به تدریج از بین می رود(البته جرم مواد جدید تنها به میزان اندکی کمتر از ماده اولیه خواهد بود). این فرایند یک پدیده‌ای تصادفی است، یعنی نمی توان زمان واپشی یک اتم مشخص را در زمان پیش‌بینی کرد.

دسته بندی واپاشی‌های هسته‌ای:

• دسته اول: واپاشی آلفا که یک هسته هلیوم را بروز می‌دهد
• دسته دوم: واپاشی بتا که یک الکترون و یک نوترینو بروز می‌دهد
• دسته سوم: واپاشی گاما که فوتون بروز می‌دهد

سیکلوترون:

سیکلوترون یکی از جدیدترین محصولات فکری بشر در زمینه فیزیک است و بزرگی یک کارخانه را دارد. سیکلوترون شتاب‌دهنده‌ای حلقه‌ای‌شکل برای ذرات باردار می‌باشد و از اشعه x تولید شده آن برای آزمایشهای مختلف استفاده می‌ککلوترون تولید می کند. ویژگی های اشعه سیکلوترون اولین بار توسط روس ها در سال 1944 و سپس توسط امریکایی ها در سال 1945 محاسبه شد. اما این اشعه به طور تجربی در سال 1947 به صورت ماشینی کوچک با تولید MeV 70 تولید شد. با وجود کشف اشعه سیکلوترون در سال 1947 بیش از بیست سال طول کشید تا در روسیه ژاپن امریکا فرانسه آلمان و انگلستان از آن به طور گسترده استفاده شود. طیف حاصل از سیکلوترون طیفی پیوسته است که انرژی های بالا در محدوده طیفی از امواج میلی متری تا اشعه ایکس را شامل می شود.
--کاربردهای سیکلوترون--
از اشعه ایکس حاصل از سیکلوترون در فیزیک استفاده بسیار می شود از جمله در اپتیک از مقدار تغییرات حرارتی حاصل از برخورد این اشعه با سطح آینه ها می توان طبق دیفراکسیون براگ به مقدار تغییرات انعکاس آینه ها در اثر تغییر ضخامت لایه های عناصر به کار رفته در آینه ها پی برد.
از دیگر کاربردهای سیکلوترون در طیف سنجی است. به عنوان مثال می توان طیف فلوئورسانس حاصل از سیکلوترون را در طیف سنجی بررسی کرد و به خواص فیزیکی اجسام گوناگون پی برد.



منابع

• پاکروح. بهزاد - بمب اتمی -انتشارات اندیشه سرا-۱۳۸۱
• J. App. Phy. 65 (1), 196-200 -1989
• J. App. Phys. 69 (1) 168-173-1991