تبلیغات
علم ۳۰۰۰ - نیروی هسته ای ضعیف

 لینكدونی ..

جهان ریاضی{شهریور۸۷}...-
یه سایت انگلیسی که مطالب زیادی درباره ریاضیات مثل توپولوژی جبر و... داره .

چت راحت {مرداد۸۶}...-
یه سایت که به راحتی و بدون نیاز به مسنجر می تونین توی اون چت کنین .

آموزش انگلیسی...-
این سایت تمام اصطلاحات موجود در تعدادی فیلم معروف را درآورده است .

لینک ریاضیات...-
یه سایت عالی امریکایی در تمام زمینه های ریاضی

sciencedirect...-
یه سایت علمی که می تونید مقاله های زیاد علمی مورد نظرتون رو توی اون بیابید .

لیگ نجومی...-
یه سایت خوب درباره نجوم

اطلاعات علمی و فنی...-
سایتی جالب و امریکایی .

انجمن ریاضی ایران...-

ناسا...-
سازمان فضانوردی آمریکا

ARCHIVE
 

 

 جستجو در بلاگ..

 

 عضویت در خبرنامه وبلاگ ..

 

Free counter and web stats

 آمار وبلاگ..

امروز .... 

دیروز ....

در كل ...



چهارشنبه 24 فروردین 1384:نیروی هسته ای ضعیف

 

 

    ما می دانیم كه بنیان تمام نیروهای موجود رد طبیعت را چهار نیرو تشكیل می دهند ء كه یكی از آن ها نیروی هسته ای ضعیف است . اما این سوال مطرح می شود كه نیروی   هسته ای ضعیف چیست ؟ این سوال  اصلی است كه متن حاضر نه تنها به آن جواب می دهد بلكه به بررسی آن پرداخته و گاه به بیان برخی رابطه های موجود پرداخته و تقریبا حالتی ریاضی پیدا می كند . (بعضی از این فرمول ها و روابط كه اغلب در اواطش آمده برای این تحقیق غیر ضروری به نظر می رسد ء اما به دلیل اطلاع بیشتر این فرمول ها در این متن گنجانده شده اند ) .

 

در طول تاریخ ء انسان شاید بیش از هر موضوع علمی دیگری وقت صرف تحقیق درباره نیروی هسته ای كرده است .

برنارد ال. كوهن

 

 

تعریف های اولیه  

    ابتدا چند موضوع بنیانی را مرور می كنیم . هسته از نوترون ها و پروتون ها ساخته شده است ء دو ذره ای كه حدود 1840 بار از الكترون سنگین ترند ء و به طور كلی به آن ها نوكلئون گفته می شود . تعداد  پروتون ها در هسنه برابر است با عدد اتمی (Z) ء و تعداد كلی نوكلئون ها (A) نزدیك ترین عدد صحیح به وزن اتمی هسته است ؛ بنابراین تعداد نوترون ها برابر با A-Z  است . پس هسته Na23   كه عدد اتمی آن 11 و وزن اتمی آن خیلی نزدیك به 23 است ء 11 پروتون و12 نوترون دارد .هسته اتم سدیم نسبتا سبك است.

از هسته های سنگین می توان به Au اشاره كرد كه دارای 79 پروتون و 118 نوترون است. جرم هسته تقریبا برابر با جرم اتم است كه به دست آوردن آن بر حسب كیلو گرم كافی است جرم اتمی را بر عدد آووگادرو (10* 03ر6) تقسیم كنیم .

    هسته اتم برای اولین بار در سال 1911(1290ه.ش) در آزمایشی كه رادرفورد و دستیارانش با استفاده از پراكندگی ذرات آلفا توسط اتم انجام دادند ء كشف شد . رادرفوردمتوجه شد كه پراكندگی حاصل در صورتی قابل توجیه است كه اتم از یك هسته  كوچك سنگین با بار مثبت تشكیل شده باشد ء به طوری كه الكترون ها در مدارهایی در اطراف این هسته در حركت باشند . در حالی كه بیشتر نتایج رادرفورد می توانست بر اساس بی نهایت كوچك بودن هسته محاسبه شود ء ولی انحرافات نشان دادند كه اندازه هسته اتم در حدود10 -14  متر است .

 

 از آن جایی كه این مقدار 10000 بار كوچك تر از قطر اتم و به قدر كافی كوچك است ؛ عملا می توان در تمام مسائل اتمی از آن صرف نظر كرد ؛ اما برای مطالعه هسته ء باید اندازه آن را به طور دقیق تر داشته باشیم .

 

 

تعریف واپاشی بتازا 

 

   برهم كنش واپاشی بتازا یكی از پدیده های یك رده عمومی است كه به طور جمعی به نام بر هم كنش های ضعیف یا نیروهای هسته ای ضعیف  شناخته می شوند ء و همه آن ها با پارامترشدت g مشخص می شوند . ( بنابراین واپاشی بتازا همان نیروی هسته ای ضعیف است كه چهارمین نیروی طبیعی است ) .

  هسته N16 را در نظر بگیرید كه شامل 7 پروتون و9 نوترون است . در حالت پایین ترین انرژی باید یك در پوسته N=3 نوترون باشد  ء در حالی كه برای پروتون ها ء حفره ای در پوسته N=2 وجود دارد . واضح است كه اگر نوترون می توانست به پروتون تبدیل شود انرژی سیستم خیلی نزول می كرد ؛ به طوری كه می توانست به جای N=3 در مدار N=2 قرار گیرد . ولی تا به حال مطلبی دال بر تبدیل نوترون به پروتون نگفته ایم . تبدیل ها باید تحت تاثیر نیرویهایی حاصل شوند  ؛ در حالی كه هیچ كدام از نیروهای طبیعت ء نیروی گرانشی ء الكترو مغناطیسی یا هسته ای (قوی) نمی توانند نوترونی را به پروتونی تبدیل كنند. اما چنین نتیجه شده است كه نیرویی در طبیعت وجود دارد كه سبب چنین گذارهایی می شود. بنابراین این نیرو ء چهارمین نیرویی است كه بشر شناخته است . این نیرو گذارهایی از نوع زیر انجام می دهد :(1)

n         p+e-+v

كه e-  الكترون منفی است و v ذره ای بدون جرم و بدون بار است كه پادنوترینو نامییده می شود . همچنین این برهم كنش می تواند هر فرایندی را كه از معادله مزبور با تبدیل ذرهای به پاد ذره اش (یا بالعكس) وقرار دادن آن در طرف دیگر معادله به دست می آید ایجاد كند .

مثالی از این نوع فرایند بدین قرار است : (2)

p         n+e++v  

كه e+  (الكترون مثبت ) و v  (نوترینو ) به ترتیب پاد ذره های e- و v هستند .

 

 

هر یك از این دو معادله می توانند به صورت یك فرایند واپاشی به سمت راست تحقق یابد ء به شرط آن كه از نظر انرژی امكان پذیر باشد .

 انجام این فرایندها از راست به چپ یك عمل بسیار غیر متحمل است ؛ چه سه ذره سمت راست باید هم زمان در یك جا با انرژی و تكانه مناسب به هم برسند تا پایستگی كمیت های یاد شده برقرار شود . چون الكترون و نوترینو (یا پاد ذره آن ها ) با خود انرژی حمل می كنند ء انرژی سیستم هسته ای باید در این فرایند نزول كند . پایستگی انرژی ایجاب می كند كه انرژی سیستم حداقل به اندازه انرژی معادل جرم الكترون ساكن پایین بیاید . در مورد N16 ء انرژی هسته از طریق رابطه زیر نزول می كند . لذا واپاشی زیر را داریم :

167N          168O + e- + v

 

هر گاه هسته 169F را كه دارای 9 پروتون و 7 نوترون است را در نظر گیریم وضعیت به كس می شود . در این جا پروتونی در N=3 قرار دارد ؛ در حالی كه برای نوترون در مدار N=2 جای خالی وجود دارد ؛ در نتیجه انرژی سیستم  هسته ای می تواند با واپاشی از نوع معادله2 كاهش یابد كه چنین می دهد :

169F        168O + e+ +v

به دلایل تاریخی ء الكترون ها گسیل شده در این فرایندها به پرتوهای بتا معروف اند و این  فرایند واپاشی بتا نامیده می شود . وقتی كه الكترون ها منفی گسیل می شوند ء فرایند با ء و وقتی كه الكترون های مثبت گسیل می شوند با مشخص می شود .

واپاشی بتازا(نیروی هسته ای ضعیف) از نیرو های پیون نوكلئون (نیروی هسته ای قوی ) والكترومغناطیسی ضعیف تر و از نیروی گرانشی بسیار قوی تر است .به طوری كه می توانیم بر هم كنش های اساسی نوكلئون-نوكلئون را بر حسب شدت به صورت زیر درجه بندی كنیم  :

پیون نوكلئون (قوی)                

الكترومغناطیسی                  10-2

  واپاشی بتازا (ضعیف)             10-5

   گرانشی     10-39                       

 
<:P:>

<:P:>

 

مصطفی م +فیزیک , +

ویرایش در [چهارشنبه 24 فروردین 1384] || [03:04 ق.ظ]

[02:04 ق.ظ] || [+]

پیغام ها

 

 

 


 مباحث ..

عمومی...5

زیست شناسی...1

ریاضی...6

فیزیک...15

کامپیوتر...5

عکس...8

نجوم...10

نانوتکنولوژی...3


 

 نویسندگان..

مصطفی م...53


 

 آرشیو ..

مرداد 1388...1

بهمن 1387...1

آبان 1387...1

مهر 1387...2

شهریور 1387...5

مرداد 1387...4

تیر 1387...4

آذر 1386...1

شهریور 1386...1

مرداد 1386...1

تیر 1386...3

خرداد 1386...1

آذر 1385...2

آبان 1385...1

بهمن 1384...4

آبان 1384...1

شهریور 1384...3

مرداد 1384...7

تیر 1384...6

فروردین 1384...5


 

 صفحات ..

 

 نوشته های پیشین..

مدیریت ساخت..-
استاتیک..-
داستان اعداد و تاریخچه شان..-
تابش الکترومغناطیس و جسم سیاه ..-
ستارگان-از تولد تا مرگ (کوتوله ها و غول هاو ...)..-
جک هیدرولیک-توضیحات وفرمولها..-
نظریه ماشینها..-
علم ۳۰۰۰..-
نظریه فازی انقلابی در علم و صنعت ـ توسط دکتر زاده..-
بیگ بنگ - انفجار بزرگ..-
حدس گلدباخ..-
نخستین ستارگان جهان..-
تعریف خلاقیت!..-
قضیه فرما..-
نستالژی!..-

Email
[yahoo]

.(C) Copyright

All Right Reserved

Alireza Asgari !!