تحقیق فیزیک هسته ای
9 صفحه ورد قابل ویرایش
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.
مواد رادیو اکتیو
تاریخچه اکتشاف
در اواخر قرن 19 ، "هانری بکرل" دانشمند فیزیکدان فرانسوی ، مشاهده کرد که ترکیبات اورانیوم از خود اشعه ای صادر می‌کنند که قادر است مانند اشعه خورشید ، صفحات عکاسی را متاثر سازند و رد پای خود را بر روی فیلم عکاسی بگذارند، اما بر خلاف نور خورشید این اشعه حتی از کاغذ سیاه عبور کرده و بر صفحه اثر می‌گذارد.
سیر تحولی و رشد
بعدها تعداد زیادی از دانشمندان ، کار بکرل را دنبال کردند. "ماری کوری" و شوهرش "پیری کوری" ، ثمربخش‌ترین آزمایشات را در این زمینه انجام دادند. این دو دانشمند از اول نشان دادند که اوانیوم و توریوم قادر به صدور اشعه ای هستند که بکرل برای اولین بار کشف نمود.
دستگاه پیر کوری
این اشعه در حین عبور از هوا آنرا یونیزه می کند و آنرا هادی الکتریسته می‌نماید. پیر کوری برای کشف این اشعه از خاصیت اخیر استفاده نمود و دستگاه مخصوصی را ساخت. دستگاه پیر کوری از دو صفحه فلزی موازی هم تشکیل یافته است که یکی از صفحات به قطب مثبت یک پیل الکتریکی و دیگری به قطب منفی همان پیل وصل شده است.
اگر جسمی که اشعه را ساطع می‌کند، روی صفحه اول قرار گیرد، هوای اطراف آن هادی الکتریسته شده و مدار مسدود می‌شود و عقربه گالوانومتر بیشتر منحرف می‌گردد. هر چه این جسم فعالتر باشد، یونیزاسیون هوا بیشتر صورت گرفته و عقربه گالوانومتر بیشتر منحرف می‌شود. ماری کوری ثابت کرد که شدت تشعشع با مقدار اورانیوم موجود در جسم متناسب است. بعدها متوجه شدند که فعالیت تشعشعی پیچ بلند که فقط محتوی مقدار ناچیزی اورانیوم است، به مراتب بیشتر از اورانیوم خالص است. بنابر این پی بردند که در این سنگ باید ماده ای فعالتر از اورانیوم نیز وجود داشته باشد.
پارامترهای مهم دخیل در میزان تشعشع مواد رادیو اکتیو
ماری و پیر کوری به تحقیق درباره سنگ پیچ بلند پرداختند که فعالتر از اورانیوم خالص بود که پس از دو سال کار مداوم توانستند در سنگ معدن اورانیوم ، دو نوع اتم جدید یعنی رادیوم (Radium) و پلونیوم (Polonium) را کشف کنند. عنصر اولی را بعلت تشعشعش ، رادیوم و خود این اشعه را رادیواکتیو نام نهادند. عنصر دومی به افتخار میهن اصلی ماری کوری ، لهستان ، پلونیوم نامیده شد .
نکته مهم و قابل توجه اینست که درجه حرارت و فشار و عوامل شیمیایی هیچگونه تاثیری روی میزان صدور اشعه رادیو اکتیو توسط اجسام ندارند و این پارامترها روشن می‌سازد که خاصیت رادیو اکتیو فقط مربوط به تغییرات هسته درون اتم می‌باشد. تشعشع صادره از یک قطعه رادیوم در کلیه جهات به خط مستقیم صورت می‌گیرد. سرب ، می‌تواند جاذب (حاجب) خوبی برای این پرتوهامی باشد، از این رو هر گاه در ته یک محفظه سربی که سوراخی در بالای آن تعبیه شده باشد، یک قطعه رادیوم گذاشته شود، اشعه گذرنده از سوراخ بر روی صفحه حساس عکاسی که در کاغذ سیاه پیچیده شده و مقابل سوراخ قراردارد، به اندازه لکه کوچکی اثر می‌گذارد و اشعه صادره در سایر جهات توسط سرب متوقف خواهد شد.
ماری کوری ، کاشف رادیوم
تقسیم بندی پرتوهای تشعشعی
با کمک صفحه عکاسی به‌سادگی می‌توان مشاهده کرد که این اشعه پس از عبور از بین دو صفحه فلزی که دارای بار الکتریکی زیادی هستند یا از بین دو قطب یک آهنربای قوی به سه شاخه تقسیم می‌شوند و در روی صفحه عکاسی به جای یک لکه ، سه لکه دیده خواهد شد، یکی در وسط دیگری خیلی نزدیک به آن و سومی در طرف دیگر قرار داد. این سه نوع اشعه را آلفا ، بتا و گاما نامیده‌اند.
تحقیق فیزیک هسته ای