انرژی هسته ای یعنی چی؟

[genius1]

به عنوان توضیح کامل باید می گویم.اساساً پدیده ی پرتوزایی در زمان مادام کوری مشاهده و با مدل اتمی رادرفورد (مدل سیاره ای)قابل توجیه بود.اولین بار این پدیده به طور تصادفی توسط هانری بکرل مشاهده شد.او بر روی خواص فسفر اسانس و فلوئور اسانس کار می کرد.کانی های مختلف رابررسی می کرد تا بالاخره نوبت به بیچ بلاند رسید(کانی حاوی توریم، اورانیم و... که مارتین کلاپیروث آن را در سال1789 در معادن آلمان کشف کرد)او آن شب خسته بود از این رو سنگ ها را همراه ورقه های عکاسی آزمایش در کمدش گذاشت.صبح روز بعد به هنگام آزمایش نتیجه ی عجیبی دید که اثرات تیرگی بر روی ورقه ها همانند این است که در مقابل نور خورشید چند روز می ماند و شایدم چند ماه؟!!با آزمایش هایی دوباره نتیجه ای عجیب گرفت که بعضی مواد مانند اورانیم از خود ذرات مرموزی را تابش می کنند که ارنست رادر فورد خود با آزمایش های فراوان دریافت که بیشتر این تابش ها خود از سه تابش آلف(هسته ی هلیم) و بتا(الکترون یا پوزیترون) و گاما تولید می شوند.مادام کوری با فعالیت های خودش که منجر به کشف رادیم شده بود بار دیگر به تکاپو در یافتن ایزوتوپ های مختلف مواد پرتوزا و از جمله رادیم پرداخت که دومین جایزه ی نوبلش را به همراه داشت.به همراه این مشاهدات بیشتری درامر پرتوزایی توسط جمیز چادویک باعث کشف نوترون شد که رادرفورد بیش تر اعلام کرده بود.اما سوال این بود که این ذرات با چه انرجی به بیرون از اتم پرتاب می شوند؟رادرفورد و دانشجویانش عقیده ای داشتند که ثابت می کرد که این تابش ها ربطی به الکترون ندارد و از هسته گسیل می شود.اما چگونه؟تنها کشف مهم این بود که جرم مواد رادیو اکتیو در واکنش های شکافت هسته ای به اندازه ی 1/5جرم یک پروتون جرم کم می آمد؟سرانجام نظر خود را به نسبیت معطوف کردند.اینشتین با استفاده از برداشت هایی که از تبدیلات لورنتس کرده بود نتیجه گرفت که در سرعت های بالا جرم جسم ثابت نیست()و مقایسه ی آن با تبدیلا تسرعت به صورت زیر نتیجه ی گرفت: می بینید که به سادگی نتیجه ای این چنین عجیب استخراج می شود!! حال دانشمندان مشکل را فهمیدند که ضعف فیزیک کلاسیک از توجیه برخی پدیده ها بود.حال اگر جرم پروتون را اندازه ی بگیریم و در سرعت نور به توان 2 ضرب کنیم حاصل می شود انرجی سکون پروتون که 1/5 آن در واکنش های هسته ای شکافت بوجود می آمد.حال تعریفی نوین از انرجی هسته ای با وجود دانشمندانی چون انریکو فرمی به صورت زیر شد:به انرجی که تحت تاثیر نیروی هسته ای باعث متلاشی شدن هسته در واکنش های شکافت و جوش خوردن آن در همجوشی هسته ای تولید می شود که با اتلاف جرم ماده همراه است.البته واکنش های همجوشی بسیار بیشتر از واکنش های شکافت هسته ای انرجی آزاد می کنند(17.6Mev که هر الکترون ولت برابر eV=1.6 * {10}^{-16}Jاست.)چرا؟؟مثالی بسیار ساده می زنم.شکافت هسته ای تقریبا نه کاملا همانند این است که دو آهن ربا که در جهت قطب هم نام قرار گرفته باشند و با چسب نواری به هم متصل شده با شند را با نیرویی از هم گسست و همجوشی هسته ای یعنی این که کاری کنید که دو قطب هم نام تا ابد به هم بچسبند بدون واسطه!حال دو آهنربا را در شکافت هسته ای پروتون بگیرید(هدف از این مثال نشان دادن دافعه ی کلنی بود نه مغناطیسی)و چسب را نوترون. و در همجوشی تنها دو پروتون را در نظر بگیرید.طبق قانون پایستگی انرجی دو بار هم نام را اگر بخواهیم به هم نزدیک کنیم انرجی پتانسیل الکتریکی در دو ذره ذخیره می شود.حال اگر این دو ذره را به هم بچسبانیم به حداکثر می رسد.انرجی که باید صرف کنیم تا این عمل صورت بگیرد،100000000 درجه ی سانتی گراد دمای بالا می خواهد!!!! حال چرا دمای هسته ی خورشید که 15000000درجه است همجوشی دارد؟ پاسخ در فشار است که باعث می شود ذرات به هم نزدیک تر شده و سریع تر جوش بخورند!!به پاس تلاش های انریکو فرمی در ساخت نیروگاه های هسته ای ،از او تقدیر شد که باعث شد که او شیر شود و اولین بمب هسته ای را بسازد!مکانیزم آن این طور بود که ابتدا در انتهای بمب مواد منفجره منفجر می شد تا گلوله ی اورانیم به گوی برخورد کرده و جرم بحرانی را برای انفجار و واکنش زنجیره ی با فرمول 3 به توان xشروع شود.امروزه نیز کره و آمریکا و جاپن نیز در پی این اند که با روش هایی از جمله محصور سازی پلاسما(گاز داغ یونیزه شده که میدان قوی مغناطیسی دارد)در میدان مغناطیسی حلقوی و یا محصور سازی با لیزر و یا روش هایی وابسته به نسبیت عام از جمله تونل زنی و دستکاری فضا زمان(غلیظ و رقیق کردن) که جدید ترین روش است و طبق معادله ی تانسوری نیرو ها و هندسه ی عالم(G=T)امکان پذیر است،واکنش همجوشی را بر روی زمین امکان پذیر کنند.لازم به ذکر است که برای آن که همجوشی روی دهد باید حجم انبوهی از گاز را متراکم و درعین حال افزایش دما داد که بسیار بسیار بسیار پرهزینه تر و خیلی خیلی خیلی بهتر از شکافت هسته ای بازده دارد و زباله هم تولید نمی کند.