تحقیق مقاله ویژگی های هسته های اتمی

دردوران پیش ازکشف نوترون ، فیزیک دانان هسته اتمی را شامل الکترون ها

وپروتون هاتصور می کردند 0 این شکل ازنمایش ، تناقض های زیادی راپیش می کشید و تلاش هابرای آفرینش نظریه ساختمان هسته ای ، همگی با ناکامی روبرو می شدند 0 به محض کشف نوترون دربرخوردهای هسته ای ، بلافاصله این ایده سربلند کرد که هسته اتمی شامل پروتون ونوترون است 0 نخستین بار ، د 0 د0 ایوانکو ، دانشمند شوروی این فرضیه راپیش کشید 0

ازهمان ابتداء روشن بود که جرم نوترون برابرجرم پروتون نباشد ، بسیار به آن نزدیک است 0 این امر ، بلافاصله ، تعبیرواضحی ازاختلافات موجود بین ایزوتوپ های همان ویکی عنصرراپیش کشید 0

همان گونه که خواهیم دید ، به هرایزوتوپ می توان دوعددرانسبت داد ، یکی عددترتیبی درجدول تناوبی عنصرها ، Z است که برابربا تعداد پروتون درهسته است 0 عددترتیبی ( یاعدد اتمی که ترتیب اتم هارادرجدول تناوبی نشان می دهد ) 0 شمارالکترون های مربوط به اتم راتعیین می کند 0 هرگاه چنین باشد ، دراین صورت روشن است که عدداتمی باید مسئول رفتارشیمیایی عنصرها باشد ( به این دلیل که واکنش های شیمیایی شامل هسته ها نمی شوند ) 0 

حال ، عددجرمی برابر مجموع تعدادنوترون هاوپروتون هااست 0 بنابراین ایزوتوپ های همان ویکی عنصرازنظرتعدادنوترون هادرهسته با هم فرق دارند 0

آزمایش های بسیاردقیق ، خصیصه های هردوذره که هسته اتمی راتشکیل می دهند ،

                                                        24-

راروشن کرده است 0 جرم پروتون برابر  10 *6726/1 گرم است که 1836 مرتبه پرجرم

ترازالکترون است 0 پروتون دارای اسپین ---- است 0 ممان مغناطیسی نوترون مخالف

                                                                  2

                          23-    

اسپین است و برابر 10*966/0 واحد درسیستم سانتی متر – گرم – ثانیه است 0

اسپین وممان مغناطیسی هسته های اتمی به روش های گوناگون مورد بررسی قرار میگیرند

از طیف نگاری اپتیکی ، طیف نگاری رادیویی ،بررسی های انحراف ستون ذره هادر میدان مغناطیسی ناهمگن استفاده می شود 0 اصول کلی این روش ها در کتاب سوم این سری

 " الکترون " ، و دربخش های پیشین کتاب فعلی بحث شده است 0 ما دراین جا صرفا" به ارائه واقعیت های بنیادی بسنده می کنیم که درچند دهه گذشته گروه بزرگی ازفیزیک دانان به آن دست یافتند 0

بیش ازهرچیز ، من میل دارم تاکید کنم که قانون های فیزیک کوانتمی مربوط به ممان ممونتم ( یاگشتاورزاویه ای ) درمورد تمام ذره هاصدق پیدا می کند 0 بنابراین درموردهسته اتمی ، می توان فرمولی به قرارزیربرای گشتاورزاویه نوشت :

در این جا ، کمیت - ، ثابت پلانک است که درهمه فرمول های فیزیک کوانتمی با آن روبرو می شویم 0

معمولا" ، اسپین همان پارامتر h است ونه این بیان ، نظریه به صراحت می گویدوآزمایش به

                                                                                                1                3

طورنمایانی نشان می دهد که اسپین هر ذره باید معادل 0 ، ----- ، 1 ، ----- و الی آخر

                                                                                                2                2

باشد 0

بامروری برجدول مقداراسپین هسته های گوناگون ( که به یاری آزمایش های گوناگونی به دست آمده است ) 0 شماری نظام های جالب را می یابیم 0 بیش از هرچیز ، درهسته ای به تعداد زوج پروتون ها ونوترون ها ، اسپین هسته معادل صفر است .

تعداد نوکلئون ها ( یعنی ذره های هسته ای ) که مضربی از چهاراست ، ظاهرا نقش بسیاربزرگی ایفاء می کند 0 دربسیاری موردها ( بااین وجود که نه درهمه موردها) ، اسپین هسته اتمی رامی توان از قرارزیر به دست آورد :

                                                                                                         1                                 نزدیکترین عدد مضرب 4 به عدد جرمی A رابیرون بکشید ، اختلاف را در --- ضرب کنید

                                                                                                                     2                                                                                          1    

برای مثال درلیتیم با عددجرمی 6 ، اسپین برابر ---- * 2 = 1 است ، درلیتیم – 7 آن برابر

                                                                             2    

   3                                                                                                   3

----- و در بورون – 10 آن برابر  1 است ودربورون – 11 آن برابر ----- است 0

   2                                                                                                    2            

قانون بیش ازهرچیزی ، بدیهی است : هسته هایی با عدد جرمی – A زوج دارای اسپین با عددکامل ( صحیح ) هستند یا اسپین آن ها صفر است 0 هسته هایی باعددجرمی A فرد                                              

                                                    1

دارای اسپین معادل با مضرب ---- هستند 0

                                                   2

  اصل استثناء ( خروج ) پولی را هم درمورد پروتون ها وهم نوترون ها هسته می توان به کارگرفت 0 دو ذره مانندهم تنها می توانند به شرطی همان سطح انرژی را اشغال کنند ( در همان سطح باقی بمانند ) که اسپین ها آنها مخالف هم باشد 0 از آن جا که نوترون و پروتون ذره های متفاوتی هستند ، یک سطح می تواند دوپروتون و دونوترون را درخود جاد هد 0 دراین گروه فشرده بااسپین صفر ما اتم هلیم را استنباط می کنیم ( که همان ذره آلفا باشد )

حضور اسپین به معنی حضورممان مغناطیسی است 0 همان گونه که می دانیم رابطه ای ازتناسب مستقیم بین مومنتم مکانیکی ( گشتاور ) L و ممان مغناطیسی M وجود دارد 0 دراین جا ، ممان مغناطیسی می تواند موافق یامخالف اسپین باشد 0 ممان ( عزم ) مغناطیسی

                      23-

پروتون برابر 10 * 41/1 واحد درسیستم سانتی متر- گرم – ثانیه است 0 جرم نوترون تاحد

                                                                          24-                                                     1

ناچیزی از جرم پروتون بیش تر است 0 یعنی برابر 10 * 6749/1 گرم 0 نوترون ، اسپین ----

                                                                                                                                      2

دارد 0

بوسون ها وفرمیون ها    BOSONS FERMIONS

ما به کرات تاکید کرده ایم که یک سطح انرژی تنها می تواند دوذره با اسپینهای مخالف رادرخود جادهد، زمان آن فرارسیده است که گفته شود ، این اصل ( اصل استثناء پولی ) تنهادرمورد یک طبقه ازذره ها صدق پیدا می کند 0 آن ها رافرمیون می نامند 0 فرمیون هاعبارتنداز الکترون ، پروتون و نوترون و همچنین همه سایرذره هاکه ازتعداد فردیومیون ها تشکیل شده اند 0 طبقه دومی از ذره ها به نام بوسون وجوددارد 0 بوسون هاعبارتند از فوتون شماری ازذره های بنیادی کوتاه عمر ( مانند، مثلا" پی – مزون ) و ( مهم تراز همه ) همه ذره  هایی که شامل تعداد زوج فرمیون ها هستند 0

برای تعداد بوسون هایی که می توانند یک سطح انرژی را اشغال کنند 0 محدودیتی وجودندارد 0 برای داشتن استنباط بهتری از تفاوت بین فرمیون ها وبوسون ها 0 دردمای بسیارپائین ، بوسون ها به طورعمده درپائین ترین سطح انرژی ممکن ، جمع می شوند0