فایل ورد کامل مقاله ویژگی‌های هسته‌های اتمی؛ تحلیل علمی ساختار، رفتار فیزیکی و کاربردهای فناوری هسته‌ای

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 فایل ورد کامل مقاله ویژگی‌های هسته‌های اتمی؛ تحلیل علمی ساختار، رفتار فیزیکی و کاربردهای فناوری هسته‌ای دارای ۲۱ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد فایل ورد کامل مقاله ویژگی‌های هسته‌های اتمی؛ تحلیل علمی ساختار، رفتار فیزیکی و کاربردهای فناوری هسته‌ای  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی فایل ورد کامل مقاله ویژگی‌های هسته‌های اتمی؛ تحلیل علمی ساختار، رفتار فیزیکی و کاربردهای فناوری هسته‌ای،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن فایل ورد کامل مقاله ویژگی‌های هسته‌های اتمی؛ تحلیل علمی ساختار، رفتار فیزیکی و کاربردهای فناوری هسته‌ای :

ویژگیهای هسته های اتمی

دردوران پیش ازکشف نوترون ، فیزیک دانان هستـــه اتمـــی را شامــل الکتـــرون ها
وپروتون هاتصور می کردند ۰ این شکل ازنمایش ، تناقض های زیادی راپیش می کشید و تلاش هابرای آفرینش نظریه ساختمان هسته ای ، همگی با ناکامی روبرو می شدند ۰ به محض کشف نوترون دربرخوردهای هسته ای ، بلافاصله این ایده سربلند کرد که هسته اتمی شامل پروتون ونوترون است ۰ نخستین بار ، د ۰ د۰ ایوانکو ، دانشمند شوروی این فرضیه راپیش کشید ۰

ازهمان ابتداء روشن بود که جرم نوترون برابرجرم پروتون نباشد ، بسیار به آن نزدیک است ۰ این امر ، بلافاصله ، تعبیرواضحی ازاختلافات موجود بین ایزوتوپ های همان ویکی عنصرراپیش کشید ۰
همان گونه که خواهیم دید ، به هرایزوتوپ می توان دوعددرانسبت داد ، یکی عددترتیبی درجدول تناوبی عنصرها ، Z است که برابربا تعداد پروتون درهسته است ۰ عددترتیبـــــی ( یاعدد اتمی که ترتیب اتم هارادرجدول تناوبی نشان می دهد ) ۰ شمارالکترون های مربوط به اتم راتعیین می کند ۰ هرگاه چنین باشد ، دراین صورت روشن است که عدداتمی باید مسئول رفتارشیمیایی عنصرها باشد ( به این دلیل که واکنش های شیمیایی شامل هسته ها نمی شوند ) ۰
حال ، عددجرمی برابر مجموع تعدادنوترون هاوپروتون هااست ۰ بنابراین ایزوتوپ های همان ویکی

عنصرازنظرتعدادنوترون هادرهسته با هم فرق دارند ۰
آزمایش های بسیاردقیق ، خصیصه های هردوذره که هسته اتمی راتشکیل می دهند ،
۲۴-
راروشن کرده است ۰ جرم پروتون برابر ۱۰ *۶۷۲۶/۱ گرم است که ۱۸۳۶ مرتبه پــرجـــرم

ترازالکترون است ۰ پروتون دارای اسپین —- است ۰ ممان مغناطیسی نــوترون مخــالف

۲
۲۳-
اسپین است و برابر ۱۰*۹۶۶/۰ واحد درسیستم سانتی متر – گرم – ثانیه است ۰
اسپین وممان مغناطیسی هسته های اتمی به روش های گوناگون مورد بررسی قرار میگیرنـد
از طیف نگاری اپتیکی ، طیف نگاری رادیویی ،بررسی های انحراف ستون ذره هادر میدان مغناطیسی ناهمگن استفاده می شود ۰ اصول کلی این روش ها در کتاب ســوم ایـن ســری
” الکترون ” ، و دربخش های پیشین کتاب فعلی بحث شده است ۰ ما دراین جا صرفا” به ارائه واقعیت های بنیادی بسنده می کنیم که درچند دهه گذشته گروه بزرگی ازفیزیک دانان به آن دست یافتند ۰
بیش ازهرچیز ، من میل دارم تاکید کنم که قانون های فیزیک کوانتمی مربوط به ممان ممونتم ( یاگشتاورزاویه ای ) درمورد تمام ذره هاصدق پیدا می کند ۰ بنابراین درموردهسته اتمی ، می توان فرمولی به قرارزیربرای گشتاورزاویه نوشت :
در این جا ، کمیت – ، ثابت پلانک است که درهمه فرمول های فیزیک کوانتمی با آن روبرو می شویم ۰
معمولا” ، اسپین همان پارامتر h است ونه این بیان ، نظریه به صراحت می گویدوآزمایش به
۱ ۳
طورنمایانی نشان می دهد که اسپین هر ذره باید معادل ۰ ، —– ، ۱ ، —– و الی آخر
۲ ۲
باشد ۰
بامروری برجدول مقداراسپین هسته های گوناگون ( که به یاری آزمایش های گوناگونی به دست آمده است ) ۰ شماری نظام های جالب را می یابیم ۰ بیش از هرچیز ، درهسته ای به تعداد زوج پروتون ها ونوترون ها ، اسپین هسته معادل صفر است .
تعداد نوکلئون ها ( یعنی ذره های هسته ای ) که مضربی از چهاراست ، ظاهرا نقش بسیاربزرگی ایفاء می کند ۰ دربسیاری موردها ( بااین وجود که نه درهمه موردها) ، اسپین هسته اتمی رامی توان از قرارزیر به دست آورد :

۱ نزدیکترین عدد مضرب ۴ به عدد جرمی A رابیرون بکشید ، اختلاف را در — ضرب کنید
۲ ۱
برای مثال درلیتیم با عددجرمی ۶ ، اسپین برابر —- * ۲ = ۱ است ، درلیتیم – ۷ آن برابر
۲
۳ ۳
—– و در بورون – ۱۰ آن برابر ۱ است ودربورون – ۱۱ آن برابر —– است ۰
۲ ۲
قانون بیش ازهرچیزی ، بدیهی است : هسته هایی با عدد جرمی – A زوج دارای اسپین با عددکامل ( صحیح ) هستند یا اسپین آن ها صفر است ۰ هسته هایی باعددجرمی A فـــرد

۱
دارای اسپین معادل با مضرب —- هستند ۰
۲
اصل استثناء ( خروج ) پولی را هم درمورد پروتون ها وهم نوترون ها هسته می توان به کارگرفت ۰ دو ذره مانندهم تنها می توانند به شرطی همان سطح انرژی را اشغال کنند ( در همان سطح باقی بمانند ) که اسپین ها آنها مخالف هم باشد ۰ از آن جا که نوترون و پروتون ذره های متفاوتی هستند ، یک سطح می تواند دوپروتون و دونوترون را درخود جاد هد ۰ درایـن گروه فشرده بااسپین صفر ما اتم هلیم را استنباط می کنیم ( که همان ذره آلفا باشد )
حضور اسپین به معنی حضورممان مغناطیسی است ۰ همان گونه که می دانیم رابطه ای ازتناسب مستقیم بین مومنتم مکانیکی ( گشتاور ) L و ممان مغناطیسی M وجود دارد ۰ دراین جا ، ممان مغناطیسی می تواند موافق یامخالف اسپین باشد ۰ ممان ( عزم ) مغناطیسی
۲۳-
پروتون برابر ۱۰ * ۴۱/۱ واحد درسیستم سانتی متر- گرم – ثانیه است ۰ جرم نوترون تاحــد

۲۴- ۱

ناچیزی از جرم پروتون بیش تر است ۰ یعنی برابر ۱۰ * ۶۷۴۹/۱ گرم ۰ نوترون ، اسپین —-
۲
دارد ۰
بوسون ها وفرمیون ها BOSONS FERMIONS
ما به کرات تاکید کرده ایم که یک سطح انرژی تنها می تواند دوذره با اسپینهای مخالف رادرخود جادهد، زمان آن فرارسیده است که گفته شود ، این اصل ( اصل استثناء پولی ) تنهادرمورد یک طبقه ازذره ها صدق پیدا می کند ۰ آن هـا رافرمیــون می نامنــد ۰ فرمیون هاعبارتنداز الکترون ،

دومی از ذره ها بــه نام بوســون وجـوددارد ۰ بوسون هاعبارتند از فوتون شماری ازذره های بنیادی کوتاه عمر ( مانند، مثلا” پی – مزون ) و ( مهم تراز همه ) همه ذره هایی که شامل تعداد زوج فرمیون ها هستند ۰
برای تعداد بوسون هایی که می توانند یک سطح انرژی را اشغال کنند ۰ محدودیتی وجودندارد ۰ برای داشتن استنباط بهتری از تفاوت بین فرمیون ها وبوسون ها ۰ دردمای بسیارپائین ، بوسون ها به طورعمده درپائین ترین سطح انرژی ممکن ، جمع می شوند۰
درپائین ترین دماها ، تعداد بوسون ها واقع شده در ” زیرزمین ” ممکن است تقریبا” باکل تعداد بوسونها برابر باشد ۰

سعی نکنید تامنظور گفتار اخیر را ” درک کنید ” تنها به خاطرش بسپارید ، زیرا آن چه گفته شد ،به راستی ، حقیقت محض است ۰ ولی من متاسفم که هربارباید چیزهایی ( بدون ارائه اثبات ) را به اطلاع خواننده برسانم که تنها به یاری معادله های ریاضی بسیار پیچیده میتوان آنها را اثبات کرد ۰
معلوم می شود که درموردهای معینی ، بوسون می توانند ودرموردهایی نمی توانند به تعدادزیادی درسطح انرژی مجزایی جمع شوند ۰ هرگاه بتوانند می گوییم که یک تجمع بوس اینشتینی روی داده است ۰
هنگامی که تعدادزیادی ازذره هابرروی سطح تجمع می کنند ، حرکت آن به طورایده آلی باهم موافق وسازگار می شود ۰ ذره های دوقلوبه رغم آشفتگی ( بی نظمی )گرمایی ، به طور یکسانی در اطراف حرکت می کنند ۰
درکتاب دوم از این سری ما از مایع شگفت انگیزی گفتگو کردیم که دردماهای پائین از فوق روانی ( قابلیت مایع بودن فوق العاده ) برخوردار است ۰ این مایع مجموعه ای از اتم های ۴HC (هلیم ) است ۰ اتم های این ایزوتوپ ،بوسون هستند ۰ دردمای ۱۹/۲ درجه بالاتراز صفر مطلق ، تجمعی ( به هم فشرده شدن ) ازذره ها روی می دهدکه به مایع ، ویژگی شگفت انگیزی وارد می کند : فوق روانی ۰
فوق روانی : ازدست دادن اصطکاک رامیتوان به صورت بسیارتقریبی به قرارزیر توضیح داد: هرگاه تنها یک اتم از میان شکاف نهایتا” باریکی بگذرد ، بقیه اتم ها همگی بی درنگ ازآن تقلید می کنند ۰
عملا” مابادوپدیده سروکارداریم : جایی که قلویی از ذره ها بدون توجه به مانع ها ، حرکت میکند ۰ جریان فوق روانی اتم های ۴He- ، به جریان الکتریکی بامقاومت صفر می ماند که دربسیاری از فلزهاو آلیاژها همچنین دردمای پائین دیده می شود ( فوق رسانایی ) ۰

ولی الکترون ها ، فرمیون هستند ۰ آنها نمی توانند باهم تجمع کنند ۰ راه گریز ازاین بن بست درسال ۱۹۵۶ یافت شد ، هنگامی که سه دانشمند آمریکایی نظریه ای را مطرح کردند ۰ طبق آن الکترون می تواند درپائین ترازدمای معینی به شکل جفت ها دربیایند وهمان گونه که درهمان اوائل اشاره کردیم ، یک جفت ازفرمیون ها ، همان بوسون است ۰ درنتیجه ، هنگامی فوق رسانایی برقرار می شود که یک چنین بوسون هایی برروی سطح انرژی مجزایی تجمــع ( فشرده ) می کنند ۰

این دوپدیده جالب توجه ، فوق روانی وفوق رسانایی همان ویکی توضیح رادارند ۰ ذره ها مجزایی مسیری را انتخاب می کند که ” مناسب تر ” است وسایرذره هاهمگی آن رادنبال می کنند ۰
هرگاه ایده تبدیل فرمیون ها به بوسون ها براثرکوپلینگ ( زوج شدن ) به صورت جفت ها ، درست باشد ، در این صورت ما می توانیم بپرسیم : آیا ایزوتوپ هلیم با عددجرمی ۳ ، که اسپین دارد

وفرمیون است ، می تواند مانند ۴He – ، فوق روان شود ۰
از همان آغاز آشکاربود که هرگاه این پدیده وجود داشته باشد ، دراین صورت درهرحال دردماهای بسیارپائین ترازدمای انتقال ایزوتوپ اساسی هلیم ، ۴He – بـه حالــت فـوق روان ( ممکن است ) ۰ دلیل ، روشن است : هسته اتم هلیم ، ۳He- شامل دوپروتون و یک نوترون است ۰ بدیـن معنی آن به اندازه ۲۵% سبک ترازبرادرش است ۰ بنابرایــن ، طبیعتا” حرکـت گرمایی آن شدیدترخواهد بودوبرقراری رژه ای از بوسون ها دردماهای پائین ترممکن خواهد شد۰ ولی درچه دماهایی ؟ متاسفانه ، نظریه نمی توانست دمای انتقال ۳He به حالت فوق روان ۳راپیش گویی کند ۰ پیش ازاین که درسال ۱۹۷۴ ، هلیم (He-) فوق روان را به دست آید ، ثابت قدم بودن خیال آساو غلبه برمشکلات عظیم لازم بود ۰
در چه دمایی ، انتقال روی می دهد ؟ شایسته ترازهمه این است که پاسخ را به صورت درشت چاپ کنیم : در ۲۷ ۰۰/۰ درجه کلوین ، هرگاه خواننده فکرکند که اختلاف دودرجه ای بین این وهلیم معمولی ، ۴ چیزی برای گفتن ندارد ، اوفکردیگری به مغزش خطورکرده است ۰ این به هیچ وجه مانند اختلاف ۲۰ درجه و ۱۸ درجه سانتی گراد نیست ۰ دراین رویدادروزمره ، دمـا
۲۹۳
باعامل —– نزول کرده است ، درحالی که درمورد بحث شده ، دما ۱۰۰۰ مرتبه افت کــرده
۲۹۱
است ۰ موفقیت عظیمی که فیزیک تجربی بدان نایل شده است وپیروزی فیزیک نظری کــه
۳

کوپلینگ ( زوج شدن – مزوج ) اتم های He به جفت ” بوسونی ” راپیش گویی کرد ۰
جرم وانرژی هسته اتمی :
به طورگذرایادآوری شدکه عددجرمی ، مقداردقیق جرم هسته رابه عددصحیح ( کاملی ) گرد می کند ۰
۱
امروزه ، روش موردقبول انتخاب واحدجرم اتمی به عنوان —– جرم ایزوتوپ کربن – ۱۲
۱۲

است ۰ ۱۲C

جرم های نسبی ایزوتوپ های تمام اتم هاتاحدناچیزی باعددصحیح فرق دارند، ولی این اختلاف بازهم چنان قابل توجه است که مانمی توانیم این اختلاف را به خطاهای تجربی نسبت
دهیم ۰ جرم هیدروژن ۱ ،برابر ۰۰۸۰۷/۱ ، جرم دوتریم ( هیدروژن سنگین ) به هیچ وجه دوبرابراین مقدارنیست ، آن برابر ۰۱۴۶۳/۲ است ۰
بررسی دقیقی از جدول جرم های ایزوتوپ هانشان می دهد که جرم هسته ها ، کم ترازمجموع جرم های ذره های بینادینی است که هسته جدیدراتشکیل می دهند ۰ برای مثال جرم نوترون برابر ۰۰۸۸۸/۱ ، جرم پروتون برابر ۰۰۸۸۰۷/۱ است ، جرم دونوترون و دوپروتون برابر ۰۳۳۹/۴ است ، بااین وجود جرم هسته اتم هلیم که شامل دونوترون و دوپروتون میباشد برابراین عدد نیست ، بلکه برابر ۰۰۳۸/۴ است ۰ بدین ترتیب جرم هسته هلیم ، کمترازمجموع جرم های ذره ای تشکیل دهنده هسته ، به اندازه ۰۳۰۱/۰ واحداتمی است ، چیزی که هزاران مرتبه بیش ترازدقت اندازه گیری است ۰
هیج شکی نمی تواند باشدکه این اختلاف های کوچک ، معنای ژرفی دارند ۰ آن چیست ؟
پاسخ توسط نظریه نسبیت داده شده است ۰ ظاهرشد ن آن برروی صحنه درآن لحظه ، بــی
شک موثرتراز زمانی بود که آزمایش ها وابستگی جرم الکترون به تندی الکترون راتایید کرد
این واقعیت که مجموع جرم های پروتون ها ونوترون های تشکیل دهنده هسته کمترازجرم هسته ( که نقصان جرمی نامیده می شود ) است ، دقیقا” و به وضوح به یاری معادله مشهـور
E mc، تفسیر می شود ۰ هرگاه سیستمی مقداری انرژی E به دست می آوردیاازدست میدهد ، جرم این سیستم به مقدار زیرافزایش می یابد ( یابه ترتیب ، کاهش می یابد :
E E
——– m ——— =m
۲ ۲
C C

نقصان جرمی هسته ( ازنقطه نظراین اصل ) بدین ترتیب تفسیری بسیار طبیعی اخذ میکند
آن معیارسنجش انرژی پیوندذره های هسته ای است ۰
درشیمی وفیزیک انرژی پیوند به صورت ” کار ” ی تعریف می شود که برای گسیختن کامل پیوند مربوطه باید مصرف شود ۰ هرگاه شکافتن هسته به صورت ذره های بنیادی ممکن میبود ۰ در این صورت جرم سیستم به مقدار نقصان جرمی m افزایش می یافت ۰
خردکردن هسته به آزاد شدن مقدار عظیمی انرژی منجر می شد ۰ به آسانی می تــــوان

۲۷-
محاسبه کرد که تغییر درجرم به اندازه یک هزارم واحد نسبی ،یعنی به اندازه ۱۰*۶۶/۱ گرم

هم ارز ( معادل ) در حدود ۱ میلیون الکترون ولت است ۰
با دانستن جرم اتمی هسته ، خواننده بلافاصله چیزبسیارجالبی رامتوجه خواهد شد ۰ هرگاه ماانرژیی که پروتون ها ونوترون هارا درهسته به هم پیوند می دهدرا به تعدادذره هاتقسیم کنیم ، ماهمان و یکی عدد MeV- ( مگاالکترون ولت ، یا میلیون الکترون ولت ) برای همـــه
هسته هابه جزبرخی هسته های سبک ترازهمه ، را به دست می آوریم ۰ ازاین به طور کاملا”
مشخصی نتیجه مهمی حاصل می شود : تنها نوترون ها و پروتون هایی که نزدیک تراز هم

ه واقع شده اند برهم تاثیر می گذارند ( واکنش نشان می دهند )که بدان معنی است که نیروهای هسته ای درفرازفاصله های کوچکی عمل می کنندوهرگاه شخص تا فاصله هایــی
درحدابعاد این ذره ها (یعنی ، منظور ۱۰ سانتی متر است ) ازپروتون هاونوترون هادورشـود
نیروهای هسته ای عملا” صفر می شوند ۰
مقدار ( کمیت ) ۸ مگاالکترون ولت را می توان باانرژی های پیوندهای شیمیایی ملکول ها مقایسه کرد ۰ این مقایسه این واقعیت جالب رامی دهدکه انرژی پیوند شیمیایی ، معمولا” برابرچندین الکترون ولت براتم است ۰ این بدان معنی است که برای تجزیه ملکول هابـــه
اتم ها، چندین میلیون بارانرژی کم تری لازم است تادرموردی که بخواهیم هسته اتمی را گسیخته ( شکاف دادن یا فیسیون ) بکنیم ۰
از آن چه گذشت روشن است که نیروهای هسته ای ، به مقدارهای خیال آسایی دســـت می یابند، همچنین بدیهی است که نیروهای هسته ای طبقه جدیدی از نیروهاراتشکیل میدهند ، ازآن روکه آنهاقادربه محکم نگه داشتن ذره هایی به یکدیگرهستندکه دارای بارهای الکتریکی همنام هستند ۰ نیروهای هسته ای ، قابل تبدیل به نیروهای الکتریکی هستند ۰
نظام هائی که این دونوع نیرواز آن پیروی می کنند ، به مراتب متمایزومشخص هستند ۰نیروهای الکترومغناطیسی به کندی تضعیف می شوند ووسیله های میدان های الکترومغناطیسی ازذره ه

ای بارداردرفاصله های عظیمی راثبت می کنند ۰ برعکس ، نیروهای هسته ای به سرعت زیادی باافزایش فاصله افت می کنند ۰ درعمل ، آ ن هافراترازمحدوده های هسته اتمی عمل نمی کنند ۰
تفاوت مهم دیگراین است که نیروهای هسته ای ( بسیارهمانند نیروهای والانسی ( ظرفیتی شمیایی ) ازویژگی اشباع برخوردارند ۰ هر( ذره هسته ای ، یعنی پروتون یانوترون ) باتعداد

محدودی از نزدیکترین همسایه خود وارد عمل می شود ( برآن تاثیر می گذاردیاواکنش نشان می دهد ) ۰ درمورد عمل ( کنش ) نیروهای الکترومغناطیسی ، یک چنین محدودیتی وجود ندارد ۰
بنابراین سه نوع نیرودرطبیعت وجوددارد : جاذبه ای ( جاذبه یا گرانشی ) ، الکترومغناطیسی و هسته ای ۰ آیاد رست است ؟ تابدین جامابه یقین نمی دانیم ۰ فیریک دان ها ادعا میکنند
که نیروی چهارمی بانام نسبتا” نامناسب ” کنش متقابل ضعیف ” وجود دارد ۰ مادراین جا به

موضوع نخواهیم پرداخت ، پیش تربه این دلیل که تاحدی امیدواری هست تا آن رابه نیروهای الکترومغناطیسی تبدیل کرد ۰
انرژی واکنش های هسته ای :
ما دوواقعیت مهم راروشن کرده ایم ۰ نخست ،هسته اتمی می تواند درواکنش هایی وارد شود ( شرکت کند ) که مطابق با نماهایی روی می دهند که بسیارمانند نماهای آشنابرای شیمی دان ها است ۰ دوم ، هسته های اصلی وذره های جدیدا” تولید شده همیشه از نظرجرم تاحدناچیزی فرق خواهند داشت ( این به این علت است که مجموع عددهای جرمی حفظ می شود ولی مجموع جرم های هسته ها پیش ازوپس از واکنش حفظ نمی شود )
فزون براین ، ماهم چنین دیدیم که تفاوت های قابل گذشت درجرم ها بارهاشدن یاجذب مقدارهای عظیمی ازانرژی ، همراهی می شوند۰

گرمای رها شده درواکنش های شیمیایی ، به هیچ وجه باانرژی هایی که درطول تبدیل های هسته ای آزاد یا جذب می شوند ، قابل مقایسه نیست ۰
اجازه بدهید برای مصورساختن این نکته ، چند مثال رادرنظربگیریم ۰