هوپا، انجمن علم ایران

انرژی پيوندی هسته، براي پايداری يك هسته تعيين كننده است. همانگونه
كه در شكل زير مي بينيد، انرژی پيوندی هسته تقريبا با جرم اتمی متناسب است.



انرژی هسته اتم از فرمول بته-وایتسكر

Bethe- Weizsäcker (مدل چكه ای*) بدست مي آيد كه از 5 بخش درست شده:





WKV = انرژي حجمی،


WKO = انرژی سطحی كه اندازه اش منفی است، اندازه ای كه با سطح هسته متناسب است.



WKC = انرژی كولن
از آنجا كه نيروی كولن هم به سوي ناپايدار كردن هسته نقش بازی مي كند، اندازه اش منفی است.
اين بخش از انرژی با مربع عدد اتمی Z^2 تناسب مستقيم و با شعاع هسته تناسب غير مستقيم دارد




WKA = انرژی آسيمتری يا انرژی ناسنج (نامتقارن)، اين نيز علامتش منفی است:


و سرانجام
WKP = انرژی جفت شدن از فرمول زير بدست مي آيد:


δ براي هسته های "زز" 1 است
δ براي هسته های "زف" و "ف ز" 0 است
δ براي هسته های "ف ف" 1- است
از اينجا مي توان ديد چرا هسته های مانند
(C (6،12
O (8،16)
O (8،18)
Ne (10،20)
Ne (10،22)
Mg (12،24)
Mg (12،26)
Si (14،28)
Si (14،30

(در اينجا تنها نمونه از عنصر های با عدد اتمی كمتر از 15 آورده شده.)

دارای پايداری بسيار بالايی هستند.

بنابراين فرمول كامل Bethe-Weizsaecker چنين می باشد:



اندازه انرژی پيوندی هسته در واحد نوكلئون در بسياری از موارد سودمند بوده بنابراين:




توجه شود كه ثابت هاي
BV ، BO، BC، BA و BP با تطابق و مقايسه مقدار های دریافت شده از اندازه گيری بدست آمد.
ديگر اينكه انرژی بدست آمده از اين فرمول براي جرم های پايين نادقيق مي باشد.


----------------------------------------------------------
Tröpfchenmodell = liquid drop model = مدل چكه ای
Binding Energy = Bindungsenergie = انرژی پيوندی
Volume energy= Volumenenergie = Kondensationsenergie = انرژي حجمی
Surface Energy = Oberflächenenergie = انرژی سطحی
Coulomb Energy = Coulombenergie = انرژی كولن
Asymmetry Energy = Asymmetrieenergie = انرژی ناسنج
Pairing Energy = Paarungenergie = انرژی جفت شدن

A = جرم اتمی

هانس آلبرشت بِته Hans Albrecht Bethe در 2.07.1906 در استراسبورگ زاده شد و در 6 مارس
2006 در نیویورک درگذشت. او در سال 1967 برنده جايزه نوبل در فيزيك شد.
كارل فردريش فُن وايتسكر Carl Friedrich Freiherr von Weizsäcker در 28.06.1912 در
كیل ِ آلمان زاده شد و در 28 آوريل 2007 زُكينگ Söcking درگذشت.

هسته هاي اتم را ميتوان مي توان به چهار دسته تقسيم كرد:


1- هسته هاي كه هم شمار پروتون ها و هم شمار نوترون هاي آن زوج هستند (هسته هاي ز ز)
2- هسته هاي كه شمار پروتون ها زوج و شمار نوترون هاي آن فرد هستند (هسته هاي ز ف)
3- هسته هاي كه شمار پروتون ها فرد و شمار نوترون هاي آن زوج هستند (هسته هاي ف ز)
4- هسته هاي كه هم شمار پروتون ها و هم شمار نوترون هاي آن فرد هستند (هسته هاي ف ف)

در سراسر جدول تنها 4 هسته ف ف داريم كه پايدارند:
D با P=1; A=2
Li با P=3; A=6
B با P=5; A=10
N با P=7; A=14 ايزتوپ اصلي است
در عوض 156 هسته زز كه پايدار مي باشند.
شمار هسته هاي پايدار زف(53) و ف ز (49) تقريبا با هم برابرند.

با سلام خدمت شما

با تشكر فراوان از اطلاعات جالبتون

شاد و سربلند باشيد

در شكل زير از انرژی جفت شدنی و همچنين از آن بخش انرژی آن در انرژی پيوندی
هسته چشم پوشی شده است.
در شكل زير مي بينم كه انرژي سطحی برای هسته هاي كوچك، بزرگ و انرژی كولن
برای هسته های بزرگ (جرم اتمی بزرگ) بزرگ است.
همچنين می بينيم كه انرژی پيوندی هسته برای هر واحد نوكلئون هنگامی كه جرم
اتمی نزدیك 60 است، دارای يك ماكزيمم "هموار" است.


انرژی پيوندی هسته برای هر واحد نوكلئون ( MeV)

شكل پايين نتايج آزمايش ها براي انرژی پيوندی هسته در واحد نوكلئون را نشان می دهد.
اين نتايج براي بازه های

A يكبار ميان 2 تا 10 است و بار ديگر ميان 11 تا 238 است،
2 ≤A و A ≤ 10
11 ≤ A ≤ 238

جداگانه در دو شكل آورده شده است.
همچنان كه از شكل زير پيداست، هسته زز
(He( 2،4
بخاطر سهم بالای انرژی جفت شدنی، داراي انرژی بالايی (در سنجش با هسته هاي همسايه ) است
و از آنجا نيز دارای پايداری بالايی است.
همچنين انرژي پيوندي نسبتا بالاي هسته اكسيژن (O( 8،16 چشمگير است.
آهن (Fe( 26،56 توانسته ركورد پايداری را از آن خود كند.
با فرمول Bethe-Weizaecker مي توان انرژی هسته هاي بزرگتر از 30 (30≤ A )
را با دقت 1% (برابر است با (80 keV ) محاسبه كرد. و اين يعنی لغزشی 16 keV
برای هسته ای با 200 نوكلئون.
در برابر لغزش اندازه گيری چيزی حدود 1 keV می باشد.







از شكل بالا و شكل پيشتر ميتوان ديد كه اصولا به دو روش می توان انرژی بدر آورد.
1- شكافت هسته
و اين يعني تجزيه هسته هاي سنگين (براي نمونه U 235) به هسته اي سبك تر.
در اينجا به ازاي هر نوكلئون 1 MeV انرژي آزاد مي شود.
2- جوش هسته
براي نمونه با يكي كردن دو هسته دوي تريوم و دگرگون شدنشان به هيليوم.
در اينجا به ازاي هر نوكلئون 6 MeV انرژي آزاد مي شود.

اگر ما براي نوكليد هاي ايزوبار (هسته ها يي با جرم اتمي برابر)، انرژي منفي پيوندي هسته را در وابستگي به (بر حسب) نوترون هاي مازاد N-Z بكشيم، شكل هاي زير بدست مي آيند:



در حالتي كه جرم اتمي فرد است، از آنجا كه هسته هاي زف وهسته هاي ف ز ( δ=0 ) داراي انرژي جفت شدني يكساني هستند، شكل بدست آمده يك سهمي ست. نتيجه اينكه تنها يك هسته پايدار با جرم اتمي مورد برسي (در نمونه ما A = 91 ) مي تواند باشد. همه ديگر نوكليد ها ناپايدارند و با فرستادن پرتو هاي بتاي منفي يا پرتو هاي بتاي مثبت (پرتو هايK) به هسته پايدار Zr(40،91) دگرگون مي شوند.

در حالتي كه جرم حجمي زوج است، هسته هاي زز روي يك سهمي، و هسته هاي ف ف روي سهمي ديگري كه نسبت به سهمي زز ، تا اندازه اي به سوي بالا جابجا شده است، قرار دارند.
همچنان كه از شكل b بالا پيداست، در اينجا مي توانند دو (و يا بيشتر) هسته پايدار باشند. در نمونه ما
(Zr 40،92) و (Mo (42،92 .
آنگاه بر پايه اي قانون ايزوبار ماتتاوش Mattauch* بايد شمار عدد اتمي آنان در سنجش با يكديگر دو يكه (واحد) از هم جدا باشند.

روشن است كه در شكل b بالا هيچ هسته ي ف ف پايداري نمي تواند وجود داشته باشد.
براي هسته هاي با جرم حجمي كم(در اينجا كشيده نشده)، شاخه هاي سهمي شيب بسيار تندتري دارند. در چنين حالتي يك هسته ف ف مي تواند از هسته زز همسايه خود(با جرم حجمي يكسان)، داراي انرژي پيوندي بيشتري برخوردار باشد.
بدين گونه است كه وجود هسته هاي پايدار ف ف (H (1،2) ، Li (3،6)،B (5،10 و (N (7،14 توضيح دادني ست.
----------------------------------------
يوزف ماتتاوش Josef Mattauch در21 نومبر 1895 در اُستراو يا اُستراوا (اكنون اين شهر از آن جمهوري چك است)
زاده شد و در 10 اوت 1976 در كلُستِنبورگـ اتريش در گذشت. فيزيكدان آلماني كه با امضائ "فراخوان گوتينگن" مخالفت خود را با دستيابي آلمان به جنگ افزار اتمي نشان داد

برگردان و يادداشتي بر بخشي از نوشته زيرين:
http://www.ipf.uni-stuttgart.de/lehre/p ... pitel6.pdf

ويژگي هاي نيروي هسته اتم

در اينجا به ويژگي نيروي ميان نوكلئون ها اشاره مي كنم
(كه خود برآمده و زاييده از نيروي هم كنشي قوي درون نوكلئون هاست)

1- نيروي هسته داراي ويژگي ربايشي است نه رانشي.

2- بُرد نيروي هسته بسيار كوچك است، حدود 10 به نماي منفي 15 متر.
يعني اينكه اين نيرو براي دو نوكلئون تنها آنگاه اثر دارد كه فاصله شان از
10 به نماي منفي 15 متر كمتر باشد.

3- نيروي هسته در مقايسه با نيروي كولن در بُرد خود، بسيار نيرومندتر ( در محدوده MeV ) است.

4-همانند نيروي گرانش اشباء شده اند و اين يعني با آنكه اين نيرو هميشه
ميان نوكلئون ها هست، اما باعث كوچكتر شدن مدام هسته نمي شود.

5-نيروي هسته به بار الكتريكي ناوابسته است، دست كم اگر از خرده اختلافات
چشم به بپوشيم اين نيروي براي هم كنشي nn، np و pp يكيست.

شعاع هسته حدودا برابر است با

A جرم اتم است.

آنگونه كه از شكل بالا پيداست هسته هاي پايدار تا عدد اتمي Z=16 (گوگرد)،
داراي پروتون ها و نوترون هاي برابر (يا كم و بيش برابر) است.

باتشکر ازجناب خروش
اين ترم فيزيک هسته اي دارم و ايم مطالب خيلي بدردم مي خوره
اما مشکل اينه که تصاوير که قرار داديد معلوم نيستند و انگار مشکلي وجود داره
خواهشمندم اين مشکل رو برطرف کنيد

همه پست های بالا را به فرم پی دی اف در آوردم.
شوربختانه زمان بسنده برای ویرایش و بازنگری ندارم.
امیدوارم كه بدرد كارتان بخورد.

گداز هسته ای

توی کامپیوتر من شکل ها سانسور شده