بحث جاهز حول الفيزياء النووية بحث الفيزياء النووية

اكتشاف النيوترون :

إن اكتشاف النيوترون غير مفاهيم العلماء حول تركيب النواة , حيث كان يعتقد أن نواة الذرة تحتوي على عدد من البروتونات كتلتها تساوي الكتلة الذرية للعنصر , وعدد كاف من الإلكترونات لتحيط بها وتعادل شحنتها شحنة البروتونات , إلا أن مطياف الكتلة وضع أكثر من علامة استفهام حول ذلك الاعتقاد , حيث لاحظ العلماء أن مقدار الكتلة الذي يسجله مطياف الكتلة لأنوية العناصر يصل إلى ضعف كتلة هذه الأنوية ( أو أكثر ) التي نحصل عليه بطريقة حسابية ( على أساس أن كتلة مكونات النواة حسابيا = كتلة البروتون الواحد × العدد الذري للعنصر ) ولثقتهم بدقة حساباتهم وكذلك بدقة مطياف الكتلة فقد افترض العلماء وجود جسيمات متعادلة داخل النواة , بالإضافة إلى البروتونات.وتمكن بعد ذلك شادويك من إثبات وجودها عمليا . شادويك أجرى تجربته عام (1932م) واكتشف من خلالها النيوترون ومنح على ذلك جائزة نوبل .
وتتلخص تجربة شادويك أنه قام بقذف هدف من البيريليوم بجسيمات ألفا (α) ونتج عن ذلك جسيمات لها قدرة نفاذ عالية , إذا سلطت هذه الجسيمات بحيث تسقط على لوح من البرافين فإنها تسبب في جعله يطلق بروتونات بسرعة عالية , واستطاع شادويك أن يثبت أن الجسيمات المنطلقة من البيريليوم هي عبارة عن جسيمات غير مشحونة ( لا تتأثر بالمجال الكهربائي أو المغناطيسي ) , كتلتها تساوي كتلة البروتون تقريبا سماها النيوترونات .
وحيث أن النيوترون جسيم غير مشحون ( متعادل كهربائيا ) فهو يستخدم كقذيفة ممتازة لتحطيم النواة لأنه لا يتنافر معها , ولهذا السبب أيضا فإنه لا يسبب تأين المادة التي ينفذ من خلالها .
وجدير بالذكر أن استخدام لوح البرافين في تجربة شادويك كان لتبطئة سرعة النيوترونات المتحررة , حيث تم تصادم النيوترون بذرة الهيدروجين (بروتون) المساوية له في الكتلة فيسكن النيوترون ويتحرر البروتون ( تصادم مرن بين جسمين متساويين في الكتلة أحدهما ساكن ) .

_________________________________________________

قوانين النشاط الإشعاعي :

تعرف النشاطية الإشعاعية أو ( سرعة الانحلال الإشعاعي ) للعنصر المشع بأنها :
عدد النوى المنحلة من هذا العنصر في الثانية الواحدة . وهي تتناسب طرديا مع عدد ذرات (أنوية) هذا العنصر (ن) , أي أنها تتغير مع الزمن .
أي أن : النشاط الإشعاعية α ن
النشاطية الإشعاعية = ثابت × ن
إذا : - r ن/r ز = ل × ن
" الإشارة السالبة أن تعني أن عدد النويات يتناقض مع الزمن "
حيث ل : ثابت يسمى ثابت الانحلال للعنصر وهو يختلف من عنصر لآخر
ن : عدد ذرات (نويات9 العنصر المشع .
r ن/r ز تعني التغير في عدد الذرات (الأنوية) بالنسبة للزمن الذي حدث فيه التغير ,وهو
مايسمى النشاطية الإشعاعية , وتقاس بوحدة ( انحلال / ثانية ) وهناك وحدة أخرى هي (كوري)
حيث 1 كوري = 3.7 × 10 10 انحلال / ثانية
وباجراء عملية التكامل لطرفي المعادلة السابقة نحصل على علاقة يمكن من خلالها معرفة عدد نويات العنصر أو ( كتلة العنصر ) المتبقية بعد مضي زمن قدره (ز) , وهذه العلاقة هي :
ن = ن0 × و –ل×ز
أو ك = ك0 × و –ل × ز
حيث ن , ك عدد النويات المتبقية والكتلة المتبقية على الترتيب بعد زمن (ز) من بداية الانحلال .
ن0 , ك0 هي عدد النويات الأصلية والكتلة الأصلية على الترتيب .
(ز) الزمن الذي مر على العنصر ويقاس ب ثانية أو دقيقة أو ساعة أو يوم أو سنة .

_________________________________________________

عمر النصف ( ز ـ ) :

هو : الزمن اللازم حتى ينحل نصف نويات عنصر مشع .
ويستخدم للمقارنة بين سرعة الانحلال ( النشاطية الإشعاعية ) للعناصر ويمكن استنتاج العلاقة اللازمة لحساب عمر النصف من العلاقة السابقة كما يلي :
ن = ن0 × و - ل × ز
وعندما : = ـ فأن = ـ ن
بالتعويض عن ن , زـ نجد أن
= لوe 2/ل =
حيث لوe 2 = 0.693
س : ما العلاقة بين وحدتي ل , ز ـ ؟

أمثلة :

مثال 1

احسب النشاطية الإشعاعية (سرعة أنحلال ) لعينة كتلتها 1 جرام من نظير السترونشيوم 9038Sr الذي عمر النصف له 28 سنة .
الحل :
بما أن ل = = 7.84 × 10 -10 ثانية -1
عدد ذرات العنصر = عدد المولات × عدد أبوجادرو
= × 6.025 × 10 23 = 6.69 × 10 21 ذرة (نواة)
إذا : النشاطية الإشعاعية = ل × ن
= 7.84 × 10 -10 × 6.69 × 10 21 = 5.2 × 10 12 انحلال / ثانية
= 141.8 كوري

مثال 2 :

كمية من البزموث (8326Bi) مقدارها واحد جرام وبعد مضي زمن قدره عشرة أيام وجد أن الكمية الباقية 0.25 جرام . احسب :
ثابت الانحلال لهذا النظير .
الكمية الباقية بعد يوم واحد من بداية الانحلال .
عمر النصف لهذا العنصر .
الحل :
1- 0.25 = و –ل × ز وبأخذ اللوغاريتم الطبيعي للطرفين )
لو 0.25 = - ل × 10
1.386 = -10 ل
ل = 0.1386 يوم -1
2- ك = ك0 × و – ل × 1
ك = 1 × و – 0.1386 = 0.87 جرام
3- زلو2/ل = = = 5 أيام