واکنشها و واپاشی هستهای
واکنشها و واپاشی هستهای فرآیندهایی هستند که طی آنها هستههای اتمی دگرگون میشوند، انرژی و ذرات آزاد میکنند و یک عنصر را به عنصر دیگری تبدیل میکنند.
Definition
واکنشها و واپاشی هستهای شامل دگرگونیهای خودبهخودی هستههای رادیواکتیو و بازآراییهای القایی نوکلئونها هنگام برخورد هستهها با ذرات یا سایر هستهها است که همگی تحت قوانین بقای انرژی، تکانه، بار و تعداد نوکلئونها قرار دارند.
Scope
این حوزه شامل واپاشی خودبهخودی هستههای ناپایدار از طریق گسیل آلفا، بتا و گاما، و واکنشهای هستهای القایی از جمله شکافت، همجوشی، پراکندگی و جذب میشود. همچنین به قوانین بقا، انرژیزایی و مکانیسمهای واکنش حاکم بر این فرآیندها، مقاطع عرضی که احتمال واکنشها را کمیسازی میکنند، و نقش محوری واکنشهای هستهای در تولید انرژی، تشکیل عناصر و مطالعات آزمایشگاهی ساختار هستهای میپردازد.
Sub-topics
Core questions
- چه عواملی سرعت و نحوه واپاشی یک هسته ناپایدار را تعیین میکنند؟
- چگونه انرژی در شکافت و همجوشی آزاد میشود و این فرآیندها چگونه پیش میروند؟
- احتمالات واکنشهای هستهای چگونه با مقاطع عرضی کمیسازی میشوند؟
- چه مکانیسمهایی نتیجه برخورد بین هستهها را تعیین میکنند؟
Key concepts
- واپاشی آلفا، بتا و گاما
- نیمهعمر و ثابت واپاشی
- مقدار Q و انرژیزایی واکنش
- شکافت و همجوشی هستهای
- مقاطع عرضی واکنش
- قوانین بقا در واکنشهای هستهای
Key theories
- قانون واپاشی رادیواکتیو
- هستههای ناپایدار با سرعتی متناسب با تعداد موجود واپاشی میکنند و یک واپاشی نمایی را نشان میدهند که با نیمهعمری مستقل از شرایط خارجی مشخص میشود.
- انرژیزایی شکافت و همجوشی
- منحنی انرژی بستگی نشان میدهد که شکافت هستههای سنگین یا همجوشی هستههای سبک انرژی آزاد میکند، فرآیندهایی که ابتدا در شکافت اورانیوم و در چرخههای همجوشی ستارهای شناسایی شدند.
Clinical relevance
واکنشها و واپاشی هستهای زیربنای انرژی و تسلیحات هستهای، تاریخگذاری رادیومتریک، تولید ایزوتوپهای پزشکی و صنعتی، پرتودرمانی، و هستهزایی عناصر در ستارگان و انفجارهای ستارهای هستند.
History
رادیواکتیویته، که توسط بکرل و کوریها کشف شد و توسط رادرفورد به پرتوهای آلفا، بتا و گاما طبقهبندی شد، مطالعه دگرگونیهای هستهای را آغاز کرد. رادرفورد اولین واکنش هستهای مصنوعی را در سال 1919 انجام داد، مایتنر و فریش شکافت هستهای را در سال 1939 تفسیر کردند، و بته تولید انرژی ستارهای از طریق همجوشی را در همان سال توضیح داد و واکنشهای هستهای را به عنوان موتورهای سنتز انرژی و عناصر تثبیت کرد.
Key figures
- Ernest Rutherford
- Lise Meitner
- Enrico Fermi
- Hans Bethe
Related topics
Seminal works
- meitner1939
- bethe1939
- krane1988
Frequently asked questions
- نیمهعمر چیست؟
- نیمهعمر مدت زمانی است که برای واپاشی نیمی از یک نمونه از یک نوکلید رادیواکتیو لازم است. این یک ویژگی ثابت برای هر نوکلید است و مستقل از دما، فشار یا حالت شیمیایی است.
- چرا هم شکافت و هم همجوشی انرژی آزاد میکنند؟
- انرژی بستگی به ازای هر نوکلئون در نزدیکی آهن به اوج خود میرسد. شکافت هستههای سنگینتر از آهن و همجوشی هستههای سبکتر از آهن هر دو به سمت پیکربندیهای با پیوند محکمتر حرکت میکنند و تفاوت انرژی را به صورت انرژی آزاد میکنند.