مهندسی کده

هسته

مقاله اصلی: هسته اتمی

انرژی اتصال مورد نیاز یک هسته برای فرار از هسته ، برای ایزوتوپ های مختلف

تمام پروتونها و نوترونهای متصل شده در یک اتم یک هسته اتمی کوچک را تشکیل می دهند و در مجموع نوکلئون نامیده می شوند. شعاع یک هسته تقریباً برابر با فمتومتر است ، جایی که { displaystyle A} A تعداد کل هسته ها است این بسیار کمتر از شعاع اتم است که در حد 105 fm است. نوکلئون ها توسط یک پتانسیل جذاب کوتاه مدت به نام نیروی قوی باقیمانده به هم متصل می شوند. در فواصل کمتر از 2.5 fm این نیرو بسیار بیشتر از نیروی الکترواستاتیکی است که باعث می شود پروتون های دارای بار مثبت یکدیگر را دفع کنند انجام پروژه متره انجام پروژه های متره و برآورد متره

اتمهای همان عنصر همان تعداد پروتون دارند که به آنها عدد اتمی گفته می شود. در داخل یک عنصر واحد ، تعداد نوترون ها ممکن است متفاوت باشد و ایزوتوپ آن عنصر را تعیین کند. تعداد کل پروتون ها و نوترون ها نوکلید را تعیین می کند. تعداد نوترون ها نسبت به پروتون ها ، ثبات هسته را تعیین می کند ، با ایزوتوپ های خاص تحت پوسیدگی رادیواکتیو قرار می گیرد.

پروتون ، الکترون و نوترون به عنوان فرمیون طبقه بندی می شوند. فرمیون از اصل طرد پائولی پیروی می کند که فرمیون های یکسان مانند پروتون های متعدد را از اشغال همزمان یک حالت کوانتومی منع می کند. بنابراین ، هر پروتون در هسته باید یک حالت کوانتومی متفاوت از سایر پروتون ها داشته باشد ، و این وضعیت در مورد تمام نوترون های هسته و تمام الکترون های ابر الکترون وجود دارد.

هسته ای که تعداد پروتون های متفاوتی نسبت به نوترون ها دارد ، می تواند از طریق پوسیدگی رادیواکتیو به حالت انرژی کمتری سقوط کند که باعث می شود تعداد پروتون ها و نوترون ها با هم مطابقت بیشتری داشته باشد. در نتیجه ، اتمهایی که دارای تعداد مطابقت پروتون و نوترون هستند ، در برابر پوسیدگی پایدارتر هستند ، اما با افزایش تعداد اتمی ، دافعه متقابل پروتون ها برای حفظ ثبات هسته نیاز به نسبت فزاینده ای از نوترون ها دارد.

تصویری از فرآیند همجوشی هسته ای که هسته دوتریم را تشکیل می دهد ، متشکل از یک پروتون و یک نوترون ، از دو پروتون. یک پوزیترون (e +) - یک الکترون ضد ماده - همراه با یک نوترینو الکترون ساطع می شود.

تعداد پروتون ها و نوترون های هسته اتمی را می توان اصلاح کرد ، اگرچه این به دلیل نیروی قوی می تواند به انرژی های بسیار بالایی نیاز داشته باشد. همجوشی هسته ای هنگامی اتفاق می افتد که ذرات اتمی متعدد به هم پیوسته و هسته سنگین تری را تشکیل می دهند ، مانند برخورد انرژی دو هسته. به عنوان مثال ، در هسته پروتون های خورشید برای غلبه بر دافعه متقابل خود - سد کولن - به انرژی 3 تا 10 کیلوولت نیاز دارند و با هم در یک هسته واحد ذوب می شوند. شکافت هسته ای فرایند مخالف است و باعث می شود که هسته به دو هسته کوچکتر تقسیم شود - معمولاً از طریق پوسیدگی رادیواکتیو. هسته را می توان از طریق بمباران ذرات زیر اتمی با انرژی زیاد یا فوتون نیز اصلاح کرد. اگر این تعداد پروتون های هسته را اصلاح کند ، اتم به عنصر شیمیایی دیگری تغییر می کند. انجام پروژه های فتو شاپ انجام پروژه فتوشاپ فتوشاپ

اگر جرم هسته به دنبال یک واکنش همجوشی کمتر از جمع جرم ذرات جدا باشد ، می توان تفاوت بین این دو مقدار را به عنوان نوعی انرژی قابل استفاده (مانند اشعه گاما یا انرژی جنبشی) منتشر کرد. از یک ذره بتا) ، همانطور که توسط فرمول برابری انرژی جرم آلبرت انیشتین شرح داده شده است ، m از دست دادن جرم است و { displaystyle c} c سرعت نور است. این کسری بخشی از انرژی اتصال هسته جدید است و این از دست دادن غیر قابل بازیابی انرژی است که باعث می شود ذرات ذوب شده در یک حالت باقی بمانند و نیاز به جدا شدن این انرژی باشد.

همجوشی دو هسته که هسته های بزرگتری با تعداد اتمی کمتر از آهن و نیکل ایجاد می کنند - تعداد کل هسته های حدود 60 عدد - معمولاً یک فرآیند گرمازایی است که انرژی بیشتری از آنچه برای جمع شدن آنها لازم است آزاد می کند. همین روند آزادسازی انرژی است که همجوشی هسته ای در ستارگان را به یک واکنش خود پایدار تبدیل می کند. برای هسته های سنگین تر ، انرژی اتصال در هر هسته در هسته شروع به کاهش می کند. این بدان معنی است که فرآیندهای همجوشی هسته هایی تولید می کند که تعداد اتمی آنها بیشتر از 26 و جرم های اتمی بالاتر از 60 است ، یک فرآیند گرمازا است. این هسته های پرجرم تر نمی توانند یک واکنش همجوشی تولید کننده انرژی داشته باشند که می تواند تعادل هیدرواستاتیک یک ستاره را حفظ کند.