نوکلئون ها

در مقاله ذرات بنیادی ریز ١ و ٢ به انواع مختلف ذرات بنیادی مانند کوارک ها، لپتون ها و ... اشاره شد. هم چنین گفتیم که پروتون ها و نوترون ها جزو باریون ها به حساب می آیند. در این مقاله مختصری راجع به این نوکلئون ها و اتم ها توضیح خواهیم داد.

این ذرات از اجزای اصلی تشکیل دهنده هسته اتم هستند و دارای بار (+١)  هستند. تعداد این ذرات با تعداد الکترون ها در حالت عادی برابر است؛ به همین دلیل اثر همدیگر را خنثی کرده و اتم دارای بار صفر است. اما اگر اتم، الکترون از دست دهد، به یون مثبت تبدیل می شود و در صورت به دست آوردن الکترون به یون منفی تبدیل خواهد شد.

حرکت پروتون

جرم هر پروتون، 938/3 میلیون الکترون ولت (انرژی معادل جرم، فرمول انیشتین را به یاد بیاورید!) و سرعت حرکت آن، ١٥ کیلومتر در ثانیه است.

تعداد پروتون ها در طبیعت، ٥ برابر تعداد نوترون هاست؛ زیرا فراوان ترین اتم موجود در عالم، هیدروژن است که هسته آن نوترون ندارد.

برخی از دانشمندان، پروتون ها را ذرات پایداری می دانند. در حالی که عده ای دیگر حدس می زنند که این ذرات بعد از ١٠^٣١  سال به انرژی خالص تبدیل می شوند.

نوترون ها:

نوترون ها همان گونه که از نامشان پیداست، دارای بار صفر (خنثی) هستند و برای همین نیز ردیابی آن ها مشکل است. نوترون ها ساختار پایداری دارند. جرم یک نوترون، 939/6 میلیون الکترون ولت است؛ یعنی به جرم یک پروتون، بسیار نزدیک است.

نوترون به همراه پروتون، هسته اتم را می سازد؛ اما در خارج اتم، هر نوترون بلافاصله به یک پروتون، یک الکترون و یک پاد نوترینو تبدیل می شود. بنابراین هر نوترون می تواند سازنده یک ذره هیدروژن باشد.

ذره های بنیادی در شرایط مکانی و زمانی گوناگون، اشکال مختلفی پیدا می کنند؛ گاه به یکدیگر تبدیل می شوند و گاه ماده به انرژی و انرژی به ماده تبدیل می شود.

تمام اتم ها به جز اتم هیدروژن برای پایدار ماندن، به تعدادی نوترون در هسته خود نیاز دارند که معمولا با تعداد پروتون هایشان برابر است. البته هیدروژنی که در هسته خود، نوترون داشته باشد، هیدروژن سنگین نامیده شده و آب سنگین را تشکیل می دهد.

نوترون ها در آزمایش چادویک،موجب جابجا شدن پروتون ها شدند.

نوترون در سال 1932 توسط جیمز چادویک، فیزیک دان انگلیسی کشف شد. وی آزمایشی ترتیب داد که در آن، ذرات آلفا به اتم های بریلیوم اصابت می کردند و هدف، تولید تابش هایی با تراز انرژی بالا بود. این تابش بسیار قوی می توانست پروتون ها را به بیرون هسته اتم های مختلف براند. این پس زنی پروتونی با عقاید علمی قبلی در تضاد بود. چادویک نمی خواست قبول کند که قوانین فیزیک اشتباه اند؛ به همین دلیل به تحقیق در مورد این تابش پرداخت.

او کشف کرد که "تابش" در واقع اصلا تابش نبوده است! مجموعه ای از ذراتی بود که جرمی مساوی با پروتون داشتند اما هیچ باری نداشتند. به همین دلیل وی آن ها را نوترون نامید.

به دلیل این کشف، وی جایزه نوبل فیزیک را در سال 1935 دریافت کرد.

برگرفته از کتاب "دهر" نوشته دکتر حسین سالاری

مرکز یادگیری سایت تبیان - گردآوری ، تنظیم و ویرایش: آلچالانلو