فیزیک هستهای (
Nuclear Physics)
تاریخچه
برای بررسی تاریخچه فیزیک هستهای لازم است ابتدا
تاریخچه اتم را مطالعه کنیم. تمام مواد پیرامون ما از
مولکول تشکیل شده است، مولکول هم به نوبه خود از
اتم تشکیل شده است. دانشمندان و فلاسفه یونانی حدس و گمان میکردند که اتم تجزیه ناپذیر است. یکی از این دانشمندان از جمله
دموکرتیوس (Democritus) کلمه اتم را از کلمه یو نانی «
اتوموس» که به معنای «
غیر قابل تجزیه» میباشد اقتباس کردند. این حدس و گمان دانشمندان یونانی حدود هزار سال دوام آورد، چند دهه طول کشید که نظریه غیر قابل تجزیه بودن اتم رد شد. اولین و اساسیترین نتیجه تحقیقات ثابت کرد که اتم شامل دو جزء اصلی میباشد:
- هسته سنگین که تقریبا تمام جرم اتم را در خود دارد.
- پوستهای سبک که از ذرات الکتریسیته (الکترون) ساخته شده است. این الکترونها با سرعت فوق العاده زیادی به دور هسته در حرکت بوده و هرگز به روی آن سقوط نمیکنند.
ساختار هسته
- تا آنجا که به ساختار هستهای مربوط است میتوان هسته اتم را به عنوان یک جرم نقطهای و یک بار نقطهای در نظر گرفت.
- هسته ، شامل تمامی بار مثبت و تقریبا تمامی جرم اتم است، در نتیجه مرکزی را تشکیل میدهد که الکترونها حول آن میچرخند.
- آزمایشهای بنیادی رادرفورد ، در مورد پراگندگی ذره آلفا ثابت کرد، در فواصل بزرگتر از یک فرمی ، هسته با دیگر ذرات باردار توسط نیروی کولنی عکس محذور فاصله برهمکنش میکند. اما وقتی ذرات آلفا تا فاصله کمتر از یک فرمی به مرکز هستهای نزدیک شوند توزیع ذرات پراکنده را نمیتوان به آسانی قانون کولن توجیه کرد. در نتیجه این آزمایشها نشان داد که یک نیروی جدید است که در فواصل کوچکتر از یک فرمی عمل می کند (نیروی هستهای).
نشانهها و تعاریف
در ترکیب هستهای ، عناصر شیمیایی بوسیله همان علائم شیمی مشخص میشوند. در کنار علائم اختصاری عناصر ، دو عدد قرار داده میشود. در سمت چپ بالای علامت شیمیایی عناصر ،
عدد جرمی و در سمت چپ پایین علامت شیمیایی
عدد اتمی یعنی تعداد پروتون ها مشخص میگردد. تعداد
پروتونها و تعداد الکترونها باهم برابرند. رابطه بین اعداد جرمی و اتمی چنین است:
A = Z + N که در آن A جرم اتمی یا مجموع پروتون و نوترون ، Z عدد اتمی یا تعداد پروتونها ، N تعداد نوترونها و E تعداد الکترونها را نشان میدهد.