• مشکی
  • سفید
  • سبز
  • آبی
  • قرمز
  • نارنجی
  • بنفش
  • طلایی
  • تعداد بازديد :
  • 1088
  • چهارشنبه 1395/10/1
  • تاريخ :

واکنش هسته ای 

واقعیت ها نشان می دهند که هسته های اتمی، به رغم ابعاد ناچیزشان ذرات مرکبند که از ذرات ساده دیگر تشکیل شده اند. 

واکنش هسته ای

پیشتر دانستید که در سال 1934 ایران کوری، دختر ماری و پی یر، و شوهرش فردریک ژولیو، پرتوزایی مصنوعی را کشف کردند.

در مطلب قبل با خواص نوترون ها آشنا شدید، در این جا واکنش های هسته ای القایی توسط نوترون ها را بررسی می کنیم. 
برخورد نوترون تند با هسته عمدتا به پراکندگی نوترون منجر خواهد شد، یعنی راستای حرکت نوترون عوض و بخشی از انرزی آن به هسته منتقل می شود. اما ممکن است نتیجه دیگری نیز به وجود بیاورد. هسته نوترون را گیر بیندازد و واکنش هسته ای روی دهد. مثالی از واکنش هسته ای القایی توسط نوترون شکستن بور می باشد. 

واکنش هسته ای

هسته بور با گیر انداختن نوترون، به هسته های لیتیم و هلیم می کشند و با سرعت زیاد به حرکت در می آید. واکنش بور با نوترون را می توان با قرار دادن لایه نازکی از بور داخل اتاقک ابر ویلسون مشاهده کرد. با تاباندن نوترون تند به اتاقک، روی عکس ها در ردهای کلفت هسته های لیتیم و هلیم را می بینیم که از لایه بور به هر سمت خارج می شوند. (شکل 1)

واکنش هسته ای

شکل 1: نمودار طرحواری از آزمایش مشاهده شکستن بور با نوترون های (الف) تند و (ب) کند.
1- چشمه نوترون، 2- لایه نازک بور در اتاقک، 3- کره پارافین. ردهای کوتاه و متراکم هسته های لیتیم و ردهای بلند را ذرات آلفا باقی گذاشته اند. خط چین رد نوترون را در پارافین نشان می دهد. 
حال اطراف چشمه نوترون را با ماده محتوی مقدار زیادی هیدروژن، مثلا با کره ای از پارافین به قطر 15 تا 20 سانتی متر می پوشانیم. نوترون ها در راه خود به سمت اتاقک با اتم های کربن (A=12)، به ویژه از آن مهمتر، با پروتون ها برخورد می کنند. در این فرایند نوترون ها کند می شوند و هنگاهی که به اتاقک ویلسون می رسند انرزیشان خیلی کم تر از انرژی اولیه می باشد. 

اثر پارافین در این فرایند نا منتظره می باشد زیرا شماره ردهای روی عکس ها و در نتیجه تعداد کنش های شکست هسته ای بور چندین برابر بیشتر می شود، بنابراین هرچه نوترون ها کند تر باشند گیر اندازی آنها توسط هسته ها موثرتر و کاراییشان در واکنش های هسته ای بیشتر است.

در سال ۱۹۳۴ ایران کوری، دختر ماری و پی یر، و شوهرش فردریک ژولیو، پرتوزایی مصنوعی را کشف کردند. آنان نشان دادند که می توان از ذرات آلفا، که راذرفورد آنها را به عنوان تکه هایی از هسته ی اتمها که عناصر پرتوزای طبیعی گسیل می کردند شناسایی کرده بود، برای بمباران عناصر غیر پرتوزا و القای پرتوزایی در آنها استفاده کرد. پروفسور آلن لایتمن در ساینس ۸۴ این فرایند زیر اتمی را چنین توصیف کرد: «ظاهراً اگر برخی هسته های اتمی پایدار را که به آرامش ابدی خود رضایت داده بودند، مجبور می کردند تا ذرات زیر اتمی دیگری ببلعند، می شد آنها را ناپایدار ساخت. این هسته های اتمی که به اجبار پر شده بودند، در حالتی نا آرام شروع به پرتاب ذرات کوچکی از خود می کردند، گویی پرتوزایی «طبیعی» صورت گرفته باشد.

انریکو فِرمی که در آن هنگام در رم بود، تصمیم گرفت که به جای ذرات آلفا از نوترون ها برای بمباران عناصر پایدار استفاده کند. بدین ترتیب هسته اتم سنگین اورانیم (البته ایزوتوپ پایدارآن) را در معرض بارانی از پروتون ها قرار داد. وی فرض کرد که احتمالاً این بمباران نوترونی، هسته های ی از عناصر را که وزنشان تقریباً برابر با اورانیم است ایجاد خواهد کرد. اما اتوهان و فریتزاشتراسمن که در انستیتو قیصر ویلهلم در برلین پژوهش می کردند، در محصولات بمباران اورانیم مقداری باریم یافتند، یعنی عنصری که اندازه اتم های آن تقریباً نصف اورانیم است. چون هیچ باریمی در نمونه بمباران شده وجود نداشت، ظاهراً بعضی از هسته های اورانیم به دو نیم شده بودند!

واکنش هسته ای

پرتوزایی مصنوعی
مواد پرتوزایی را که در نتیجه واکنش های هسته ای به وجود می آیند، بر خلاف مواد پرتوزای طبیعی که در سنگ های معدنی ایجاد می شوند، مواد پرتوزای مصنوعی می نامند.
مواد پرتوزای مصنوعی را می توان از واکنش های هسته ای متفاوت به دست آورد. گیراندازی نوترون ها توسط نقره مثالی از آن می باشد. برای انجام دادن این واکنش، کافی است صفحه ای از نقره را در نزدیکی چشمه نوترون محصور در پارافین قرار دهیم. همان طوری که می دانید، نوترون ها در پارافین کند می شوند و نوترون های کند را هسته ها خیلی سریع گیر می اندازند و موجب واکنش های هسته ای می شوند. صفحه نقره ای در مقابل کنش نوترون ها هیچ تغییر مرئی نشان نمی دهدف اما اگر صفحه نقره ای را که در طول چند دقیقه با نوترون های کند بمباران شده است به شمارگر تخلیه گازی نزدیک کنیم می توان به آسانی تغییراتی را محقق ساخت. 

شمارگر نشان می دهد که این صفحه پرتوزا شده است. یعنی تابش گسیل می کند و شمارگر این تابش ها را ثبت می کند. می توان تحقیق کرد که صفحه الکترون (تابش بتا) گسیل می کند. معلوم شده است که پرتوزایی اکتسابی نقره به تدریج ضعیف می شود و در 3/2 دقیقه به نصف تقلیل می یابد. بنابراین در نقره معمولی ماده پرتوزایی به نیمه عمر 3/2 دقیقه تشکیل شده است. 
آزمایش های کمکی و ملاحظات نظری نشان می دهند که واکنش هسته ای مطابق فرمول زیر رخ می دهد: 

واکنش هسته ای

در اینجا حرف γ در طرف راست این فرمول نشان می دهد که در این واکنش پرتوهای γ  گسیل شده اند.
معلوم شده است که اتم های ایزوتوپ نقره پرتوزای بتا است. آنها با گسیل الکترون و نوترینو (نماد v) وا می پاشند و به اتم های ایزوتوپ کادمیم پایدار تبدیل می شوند:

واکنش هسته ای

نشانه زیر پیکان نشان می دهد که نیم عمر برابر است با min3/2 است. 

منبع: http://www.niazemarkazi.com
مرکز یادگیری سایت تبیان، مرجان سلیمانیان

عکاسی - تمام نگاری (2)

عکاسی - تمام نگاری (2)

ثبت اطلاع نوری به روش تمام نگاری ثبت مشخصات دامنه و فاز میدان موج بازتابیده از شی مورد مطالعه است. در شرایط مخصوصی که بعدها به تفصیل مشخص خواهد شد، این ثبت به روش های عکاسی ولی بدون تشکیل تصویر نوری ...
دستگاه های نوری و خطاها

دستگاه های نوری و خطاها

همان طور که می دانید عمل بسیاری از وسایل نوری (پروژکتور اسلاید، دوربین عکاسی و غیره) را می توان به طور طرحوار به صورت کار عدسی های نازک نمایش داد. ولی عدسی نازک، فقط در موارد نسبتا نادری تصویر خوب ایجاد می کند...
ساختار مولکول ها (2)

ساختار مولکول ها (2)

در مطلب قبل با دو مرحله از مواردی که می توانید با پیروی از سلسله مراحل به ساختار لوویس صحیح یک ترکیب برسید، آشنا شدید، حال بعد از توضیح چگونگی تشکیل پیوندهای کووالانس به ادامه مراحل می پردازیم...
UserName