تبلیغات
دنیای فیزیك از دریچه پارس فیزیک

نیروی قوی هسته‌ای






نیروی قوی هسته‌ای از واژه‌ای یونانی به نام قوی گرفته شده است. زیرا که از میان چهار نیروی بنیادین ، نیروی هسته‌ای قوی از همه قویتر است. در نتیجه می‌توان گفت که پروتونها و نوترونها در گروه هادرونها هستند و دو رویه یا دو چهره یک واقعیت مادی به نام نوکلئون هستند.

مقدمه

ساختمان اتم ، بطور خلاصه متشکل است از الکترونها و هسته می‌باشد و هسته از پروتون (ها) و نوترون (ها) تشکیل شده است. پروتونها بار مثبت ، نوترونها دارای بار خنثی ، در حالی که الکترونها دارای بار منفی هستند. در درون هسته ، نیروی بنیادی وجود دارد که به نام نیروی قوی هسته‌ای موسوم است و این نیرو قویتر از دیگر نیروهای بنیادی طبیعت می‌باشد. این نیروست که پروتونها و نوترونها را در هسته در کنار هم نگه می‌دارد.


خواص نیروهای قوی هسته‌ای

این نیرو تاثیری بر بیرون هسته نمی‌گذارد و به گستره بسیار کوچکی محدود شده ، گستره‌ای که تنها در حدود 13-10 سانتیمتر و این نیرو نیروی قوی نامیده می‌شود. از طرفی چون نوترونها و پروتونها خود هر کدام از چند کوراک تشکیل یافته‌اند، این نیروی قوی بر کوارکهای درون پروتونها و نوترونها عمل می‌کند. در سال 1934 ایگور تام فیزیکدان شوروی ، تئوری نیروهای اتصال هسته‌ای را تدوین کرد. این نیرو در هسته اتمها ، سبب جمع شدن نوکلئونها می‌شوند و هسته پایداری را بوحود می‌آورد. به سبب وجود این نیرو ، پروتونهای هسته ، تبدیل به نوترون می‌شوند (و برعکس).

این واکنشها سبب می‌شوند که پروتونها و نوترونهای هسته به همزیستی در کنار هم ادامه دهند و از متلاشی کردن هسته بپرهیزنند. هایزنبرگ آنها را اسپین ایزوتروپی نامید، که این نامگذاری نشانه آن است که پروتون و نوترون ایزوتوپ یکدیگرند. به عبارت دیگر آنها صرفنظر از بار الکتریکی ، غیر قابل تشخیص از یکدیگرند، و این ذرات هستند که نیروی قوی هسته‌ای را بوجود آورده و به آن پاسخ می‌دهند. ذرات فوق هادرون نامیده می‌شوند.

اگر در هسته اتمی ، تعداد نوترونها بیش از تعداد پروتونها باشد، پایداری هسته با تبدیل تعدادی از نوترونها به پروتون تامین می‌شود. الکترونهای تولید شده از این تبدیل نیز ، چون جایی در هسته ندارند به صورت تشعشع بتا ، به خارج هسته منتشر می‌شوند، و ذره دیگری به نام آنتی نوترینو حاصل می‌شود. این واکنش را از نوع تجزیه بتای منفی می‌نامند. اگر در هسته تعداد پروتونها زیادتر باشد، بخشی از آنها با تشعشع الکترون مثبت یا پوزیترون ، تبدیل به نوترون می‌شوند و پایداری هسته را تضمین می‌کنند. این واکنش را از نوع تجزیه بتای مثبت می‌نامند، و ذره دیگری به نام نوترینو حاصل می‌شود.

کاربردها

این موضوعات بیشتر در مباحثی نظیر کوتوله سفید ، ستارگان نوترونی ، ستارگان هیپرونی و سیاه چاله‌ها کاربرد دارند. در کوتوله‌های سفید در اثر فشارهای از بالا به مرکز ستاره ساختمان اتمها فرو شکسته می‌شوند. این عمل ساختمان اتمها را به هسته‌های برهنه و الکترونهای آزاد در خواهد آورد. در کنار تجزیه ساختمان اتمها یک عمل بسیار ظریف دیگر به چشم می‌خورد و آن اینکه وحدتی میان دو تا از نیروها صورت می‌گیرد، نیروی الکترومغناطیسی با نیروی ضعیف هسته‌ای وحدت می‌یابند و به نام نیروی الکتروویک مبدل می‌شوند (Electroweak).

در واقع نیروی الکترومغناطیسی یعنی نیرویی که میان الکترونها در روی مدارها و مرکز هسته اعمال می‌شوند در کوتوله‌های سفید وجود ندارند، و تنها سه نیروی الکتروویک و هسته‌ای قوی و گرانشی در آن حاکم هستند.

به نقل از   رشد

http://parsphysics.persiangig.com/cp_top666.jpg




ادامه مطلب...