Πυρηνική φυσική

Η μελέτη των πυρήνων των ατόμων αναφέρεται ως πυρηνική φυσική. Πρόκειται για πολλά περισσότερα από την πυρηνική ενέργεια. Οι ερευνητές ερευνούν τα πάντα, από σχήματα πυρήνων μέχρι θεραπείες καρκίνου και ιατρική απεικόνιση. από εξωτικούς πυρήνες (πολύ ασταθείς πυρήνες που υπάρχουν για κλάσματα του δευτερολέπτου) έως πυρηνικούς ανιχνευτές για την εθνική ασφάλεια. και από το πώς τα αστέρια παράγουν διαφορετικά χημικά στοιχεία μέχρι το πώς μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τις διαδικασίες που συμβαίνουν μέσα στα αστέρια για την παραγωγή ηλεκτρισμού στη Γη.

Η πυρηνική φυσική είναι η μελέτη των πρωτονίων και των νετρονίων που συνθέτουν τον πυρήνα ενός ατόμου, καθώς και τις αλληλεπιδράσεις που τα κρατούν μαζί σε ένα χώρο μόλις λίγα φεντόμετρα. Η ραδιενεργή διάσπαση, η σχάση (η διάσπαση ενός πυρήνα) και η σύντηξη (η ένωση των πυρήνων) είναι περιπτώσεις πυρηνικών αντιδράσεων.

Πυρηνική Φυσική

Η μελέτη των ατομικών πυρήνων, των συστατικών τους και των αλληλεπιδράσεών τους, καθώς και άλλων τύπων πυρηνικής ύλης, είναι το αντικείμενο της πυρηνικής φυσικής. Η ατομική φυσική δεν πρέπει να συγχέεται με την πυρηνική φυσική, η οποία μελετά το άτομο ως σύνολο, συμπεριλαμβανομένων των ηλεκτρονίων του.

Οι ανακαλύψεις της πυρηνικής φυσικής έχουν οδηγήσει σε εφαρμογές σε διάφορους τομείς. Περιλαμβάνει πυρηνική ενέργεια, πυρηνικά όπλα, πυρηνική ιατρική και απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού, βιομηχανικά και γεωργικά ισότοπα, εμφύτευση ιόντων μηχανικής υλικών και χρονολόγηση με ραδιενεργό άνθρακα γεωλογίας και αρχαιολογίας. Στο αντικείμενο της πυρηνικής μηχανικής, διερευνώνται τέτοιες εφαρμογές.

Η σωματιδιακή φυσική προέκυψε από την πυρηνική φυσική και οι δύο τομείς συχνά διδάσκονται μαζί. Η κατανόηση της εσωτερικής λειτουργίας των άστρων και της γένεσης των χημικών στοιχείων απαιτεί πυρηνική αστροφυσική ή την εφαρμογή της πυρηνικής φυσικής στην αστρονομία.

Ο κλάδος της φυσικής που ερευνά τους ατομικούς πυρήνες, τα συστατικά τους και τις αλληλεπιδράσεις τους αναφέρεται ως πυρηνική φυσική. Η ραδιενεργή διάσπαση, η πυρηνική σύντηξη και η σχάση είναι περιπτώσεις πυρηνικών αλληλεπιδράσεων ή αντιδράσεων.

Η πυρηνική φυσική είναι ένα μέρος της επιστήμης που εξετάζει το σχηματισμό, την παραγωγή και τη σταθερότητα των πυρήνων. Επικεντρώνεται κυρίως στην κατανόηση των θεμελιωδών πυρηνικών δυνάμεων της φύσης καθώς και στις περίπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ νετρονίων και πρωτονίων.

Θεωρία Πυρηνικής Φυσικής

Οι αρχές των ατομικών πυρήνων έχουν διερευνηθεί σε αυτήν την ενότητα:

Ακτίνα του πυρήνα

Το R' αντιπροσωπεύει την ακτίνα του πυρήνα.

R=R0A1/3

Πού,

Η σταθερά αναλογικότητας είναι R0.

Ο μαζικός αριθμός του στοιχείου είναι A.

Συνολικός αριθμός πρωτονίων και νετρονίων σε έναν πυρήνα

Ο συνολικός αριθμός νετρονίων και πρωτονίων σε έναν πυρήνα είναι ο μαζικός αριθμός (Α), που συχνά αναφέρεται ως αριθμός νουκλεονίων.

A=Z+N

Πού,

Ο αριθμός νετρονίων είναι N.

Ο μαζικός αριθμός συμβολίζεται με A.

Ο αριθμός πρωτονίου είναι Z.

Μαζικό ελάττωμα

Κάθε φορά που κάποια μάζα καταστρέφεται κατά τη διάρκεια του σχηματισμού πυρήνων, εμφανίζεται ένα ελάττωμα μάζας.

∆m=Zmp+A-Zmn-M

Πού,

Η μάζα του πυρήνα είναι M.

Δm είναι η διαφορά μεταξύ της μάζας των νουκλεονίων και της μάζας του πυρήνα

Η μάζα ενός πρωτονίου είναι mp.

mn είναι η μάζα του νετρονίου σε kg

Κλάσμα συσκευασίας

Το ελάττωμα μάζας ανά νουκλεόνιο είναι ο ορισμός του κλάσματος συσκευασίας.

Packing fractionf=[Zmp+A-Zmn-M]A

Φύση της πυρηνικής δύναμης

Η πυρηνική δύναμη λειτουργεί ως βαρυτική δύναμη μεταξύ μαζών και εμφανίζεται μεταξύ φορτίων. Τα πρωτόνια και τα νετρόνια των ατόμων αλληλεπιδρούν μέσω της πυρηνικής δύναμης. Η πυρηνική δύναμη είναι σημαντικά πιο ισχυρή από τη δύναμη του Κουλόμπ. Η πυρηνική δύναμη βρίσκεται στον πυρήνα της πυρηνικής φυσικής. Ακολουθεί μια περιγραφή της πυρηνικής δύναμης:

Στη φύση, οι πυρηνικές δυνάμεις είναι δελεαστικές.

Τα φορτία δεν έχουν καμία επίδραση σε αυτές τις δυνάμεις.

Οι πυρηνικές δυνάμεις έχουν περιορισμένη εμβέλεια.

Η πυρηνική δύναμη μεταξύ δύο νουκλεονίων εξασθενεί καθώς η απόσταση μεταξύ τους μειώνεται.

Η περιστροφή έχει αντίκτυπο στην πυρηνική δύναμη.

Διαφορά μεταξύ της πυρηνικής φυσικής και της ατομικής φυσικής

Η κύρια διάκριση μεταξύ της πυρηνικής και της ατομικής φυσικής είναι ότι η πυρηνική φυσική ασχολείται με τον πυρήνα, ενώ η ατομική φυσική ασχολείται με το πλήρες άτομο. Η ατομική φυσική ασχολείται με το άτομο ως σύστημα που αποτελείται από έναν πυρήνα και ηλεκτρόνια. Η πυρηνική φυσική ασχολείται με τον πυρήνα ως σύστημα νουκλεονίων (πρωτόνια και νετρόνια).

Η ατομική φυσική επικεντρώνεται σε ολόκληρο το άτομο και στο πώς μπορεί να αλλάξει η ηλεκτρονική διάταξη των ηλεκτρονίων. Κάθε φορά που ένα άτομο χάνει ένα ηλεκτρόνιο, ενεργοποιείται (κατιόντα), ενώ η απόκτηση ενός ηλεκτρονίου το κάνει αρνητικά φορτισμένο (ανιόν) (ανιόντα).

Ραδιενέργεια

Η αποσύνθεση του πυρήνα προκαλεί ραδιενέργεια, η οποία είναι μια πυρηνική διαδικασία. Ο νόμος της διατήρησης του φορτίου διέπει τη ραδιενέργεια. Ο ρυθμός αποσύνθεσης δεν επηρεάζεται από εξωτερικούς παράγοντες όπως η θερμοκρασία και η πίεση.

Εφαρμογές της Πυρηνικής Φυσικής

Ακολουθούν μερικές από τις πιο σημαντικές εφαρμογές της πυρηνικής φυσικής:

Η πυρηνική ενέργεια αποτελεί ζωτικό συστατικό των ενεργειακών πόρων της κοινωνίας. Ένας πυρηνικός αντιδραστήρας χρησιμοποιείται για την παραγωγή πυρηνικής ενέργειας.

Οι αρχές της πυρηνικής φυσικής έχουν οδηγήσει σε μερικές από τις πιο αποτελεσματικές ιατρικές διαγνωστικές και θεραπευτικές προσεγγίσεις. Η ακτινοθεραπεία είναι ένα τέτοιο παράδειγμα. Η ιονίζουσα ακτινοβολία χρησιμοποιείται στη θεραπεία με ακτινοβολία για τη θεραπεία ασθενειών συμπεριλαμβανομένου του καρκίνου του θυρεοειδούς.

Οι πυρηνικές λύσεις χρησιμοποιούνται στην αρχαιολογία για τη σύγκριση διαφορετικών σταθερών και ραδιενεργών ισοτόπων σε τεχνουργήματα. Αυτό μας επιτρέπει να μάθουμε περισσότερα για την προέλευση αυτών των τεχνουργημάτων.

Οι ραδιενεργές ενώσεις αναμένονται στους ανιχνευτές καπνού. Για την ανίχνευση καπνού, οι πιο συνηθισμένοι οικιακόι συναγερμοί καπνού χρησιμοποιούν ένα ραδιενεργό ισότοπο του στοιχείου americium.

Συμπέρασμα

Η ανάλυση του πυρήνα του ατόμου χρησιμοποιείται για την κατανόηση του σύμπαντος, επομένως η πυρηνική φυσική είναι ένα σημαντικό θέμα. Απαντά σε ερωτήσεις και διευρύνει την κατανόησή μας και για τον ατελείωτα μικρό πυρήνα. Η πυρηνική φυσική ασχολείται με την ανάλυση των ατομικών πυρήνων, των συστατικών τους και των διασυνδέσεών τους και άλλων τύπων πυρηνικών φαινομένων.