خصوصیات اصلی مواد
ذرات بنیادی
اختر فیزیکدانان همگی معتقدند که جهان در ابتدا از ماده ای بسیار ساده (ذرات بنیادی) ساخته شده بود. سپس بحث و گفتگو پیرامون ذرات بنیادی و ماهیت و مشخصات آنها به یک نقطه شروع منطقی و مناسب در طرح رئوس مطالب تبدیل شد. این گفتگوها دو برابر آنچه که خود دانشمندان فکر می کردند به دردشان خورد، اول اینکه دانشجویان با عوامل اصلی سازنده طبیعت آشنا شدند و با هر کدام از گرایشهای علمی در موردشان بحث کردند و دوم اینکه آنهـا همچنین می توانستند که ذرات بنیادی را از سایر ذرات و عناصر تشخیص دهند که این امر نیازمند دانستن خصوصیات اصلی ماده از جمله جرم، انرژی، پایداری، بار الکتریکی، عدد اسپین و … بود.
بسط هر یک از فرضیه های ذرات بنیادی برای سطوح مختلف تحصیلی:
برای دانشجویان مقدماتی یک سخنرانی که شامل فقط نوترون، پروتون، الکترون (پاد ماده آن، پوزیترون) و فوتون باشد، کافی است تا به نظریه های اصلی و ضروری برای اهمیت مبداء عناصر پی ببرند.
برای دانشجویان پیشرفته تر ممکن است ذرات نوترینو و بحثهای زیاد در مورد اسپین و پاد ماده گفته شود.
مراحل سطح بالاتر، تدریس ممکن است برای مثال شامل ذرات نوترینو، مسون ها، هایپرون ها و کوارکها و همچنین جزئیات آزمایشات طیف سنجی ذرات بنیادی باشد. (ذرات بنیادی و رزونانسها در قالبهای مشابه تحت عنوان طیف سنجی هسته ای واقعی طبقه بندی شده اند.)
جرم
در بین ویژگیهای اصلی ذرات بنیادی، جرم، بار الکتریکی و نیمه عمر لازمه هر سخنرانی در مورد پدیده های هسته ای و اتمی برای دانشجویان مبتدی هستند.
این کمک می کند که مفهوم مول را خیلی واضحتر با استدلال عقلی تفسیر کنیم، و به این دلیل که دانشجویان غالبا عقیده دارند که عدد آووگادرو اساسا یک مقدار ثابت است، اهمیت پیدا می کند.
تغییر شکل خودبخودی
برای برطرف کردن یکی از مسائل اصلی که با ورود به شیمی هسته ای وجود دارد مفهومی به نام تغییر شکل خودبخود باید در این بخش بیان شود و در اینجا شرح داده می شود: شکستن هسته های رادیواکتیو.
یک ادراک از فرآیندهای مورد نیاز شکستن هسته های رادیواکتیو، نه تنها برای بحث آینده نیمه عمر هسته ای لازم است بلکه به عنوان آمادگی برای کار با منابع رادیواکتیو در هر آزمایشگاه مورد نیاز است.
ذرات بنیادی و نیروهای اصلی
با علم از ساختمان مواد طبیعی، دانشجویان می توانند بر روی اینکه چگونه این بخشها به هم متصل شده اند فکر کنند. زیرا جاذبه کششی، الکترومغناطیس و نیروی هسته همگی نقش مهمی در طبیعت عناصر ایفا می کنند.
شرح نسبی از این نیروها به دانشجویان شیمی دیدی وسیعتر نسبت به نیروهــــای طبیعی می دهد و در نتیجه دانشجویان بیشتر تمایل پیدا می کنند که توجه شان را بر روی نیروهای طبیعی بیشتر معطوف کنند.
قانونهای بقا
علم داشتن از قانونهای بقا (جرم، انرژی، بار، باریون ها، اسپین و …) برای مسائل بعدی شیمی و ترمودینامیک هسته ای و موازنه معادلات لازم است. قانون بقای جرم ـ انرژی دانشجویان را با مفهوم انرژی و واحد مربوطه آن (Mev) آشنا می کند.
در اینجا امکان توضیح تبدیل جرم به انرژی در واکنشهای هسته ای وجود دارد.
می توانیم با پیش بینیهای مناسب، با استفاده از داده های ترمودینامیکی نشان دهیم که جرم نیز در واکنشهای شیمیایی به انرژی تبدیل می شود اما این تغییر جرم به حدی کم است که قابل اندازه گیری نیست.
موازنه معادلات شیمیایی و هسته ای ساده است ولی در اینجا برای قانون بقای جرم لازم نیست.
بر هم کنش بین ذرات و نیروها
تعدادی از فرضیه ها، خودشان مثالهایی از بر هم کنشهای ممکن بین عناصر و نیرو های اصلی را می آورند. مسافرتهای فضایی و ماموریتهای سیاره ای نمونه های آشنایی از نیروهای کشش و جاذبه ای را در خود دارند.
ساختار شیمیایی بر هم کنش های مواد پرتوزا و ذرات شتابدهنده و نیروهای الکترومغناطیسی موجود را می تواند شرح دهد. رقابت بین نیروهای کششی، الکترومغناطیسی و هسته ای در درون ستاره ها اهمیت دارد؛ آنجا که می بایست دافعه الکتریکی بین بارهای مشابه پروتون ها از میان برداشته شوند تا ترکیبات هسته ای بیشتری شکل گیرند.
دما و چگالی
به دلیل نگرانیهایی در مورد تکامل تدریجی ستاره ای، ضروری است که در مورد روابط بین دما و چگالی بحث شود: مواد در طی انبساط سرد می شوند و زیر فشار گرم می شوند. این هم برای بیگ بنگ (انفجار بزرگ که منشا پیدایش جهان است) مناسب است و هم برای اینکه ما می توانیم مقدار زیادی ماده را زیر نیروی فشار جاذبه ای گرم کنیم.
واکنشهای هسته ای نیاز به دمای بالا دارند. بنابراین در هسته ستاره ها که دما بالاست (به دلیل فشار زیاد) واکنشهای هسته ای رخ می دهد.
برای آشنا کردن دانشجویان با بعد جدیدی در مفهوم دما، می توان آنها را با دمای ستاره ای آشنا ساخت. در درون ستاره ها آنجا که دما ممکن است به بیلیون ها درجه برسد، مکانیک آماری مواد هسته ای از نظر تئوریک با سیستم های شیمیایی شباهت دارد.
ترکیبات هسته ای و ابتدائی منظومه شمسی
قبل از شرح ترکیب شدن هسته ها، ضروری است که مثالی از دانش کنونی ما از پایداری هسته و فراوانی عناصر پیدا شده در منظومه شمسی مان بزنیم. این اطلاعات با دانسته های ما از بر هم کنش بین ذرات و نیروها ترکیب می شوند و حاصل آن تئوریهایی از چگونگی ترکیب عنــــاصر می باشد.
در اصل پایداری هسته به ما می گوید که هسته ها می توانند ترکیب شوند و فراوانی عناصر در منظومه شمسی به ما می گوید که هسته ها واقعا وجود دارند (هر عنصر یک یا چند هسته اختصاصی.) بنابراین فرضیه ما می بایست با دانش هسته ای اختر شناسی و شیمی زمین سازگار باشد.
پایداری هسته ای
مدل دریای ناپایداری
گفتگو درباره پایداری هسته و تاکید بیشتر بر ترکیبات نوترون ـ پروتون را می توانیم به کمک دریای ناپایداری مثال زده شده توسط Seaborg ادامه دهیم.
فهرست مطالب
خصوصیات اصلی مواد
ذرات بنیادی
جرم
تغییر شکل خودبخودی
ذرات بنیادی و نیروهای اصلی
قانونهای بقا
بر هم کنش بین ذرات و نیروها
دما و چگالی
ترکیبات هسته ای و ابتدائی منظومه شمسی
پایداری هسته ای
مدل دریای ناپایداری
فراوانی عناصر در خورشید
منشا عناصر
بیگ بنگ (انفجار بزرگ)
تکامل تدریجی ستاره ای
سوختن هیدروژن
سوختن هلیوم
فرایند (r-Process) و انفجار ابرنواخترها (Supernovae)
فرایند s و چرخه کامل
پرتوهای کیهانی و فضای بین ستاره ای
بتاهی رادیواکتیو
عناصر فوق سنگین (Super heavy)
پرتو افکنی در محیط زیست انسان
مقاله فوق دارای صفحه مشخصات، فهرست مطالب و 13 صفحه متن با رعایت کامل صفحه بندی می باشد. همچنین فونت های کار شده برای متن مقاله B Nazanin(14) و برای تیترهای داخل مقاله B Titr می باشند.
قیمت این مقاله 1600 تومان می باشد، جهت پرداخت و دریافت مقاله روی تصویر زیر کلیک کنید.
همچنین ببینید 
نوشته شده در تاریخ 16 خرداد 1400