هسته اتم

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
یک نگاره از اتم هلیوم. در تصویر پرتون‌ها قرمز و نوترون‌ها آبی اند.

هستهٔ اتم ناحیه‌ای با جرم بالا است که پروتون‌ها و نوترون‌ها در آن قرار گرفته اند. اندازهٔ هسته از اندازهٔ خود اتم بسیار کوچک‌تر است، و تقریباً تمام جرم اتم را که از ذرات پروتون و نوترون سبب می‌شود در این ناحیه قرار دارد.

تاریخچه[ویرایش]

هسته اولین بار توسط ارنست رادرفورد و در سال ۱۹۱۱ کشف شد او یک ورق طلا را مورد بمباران پرتو آلفا قرار داد طبق نظر تامسون باید تمام پرتو یا بازمی گشت یا عبور می‌کرد اما بعضی از پرتوها عبور کرده و بعضی از پرتوها به شدت باز می‌گردند پس او اینگونه نتیجه گرفت که جرم بسیار چگال و با بار مثبت(زیرا پرتو آلفا ۲ بار مثبت دارد) و متمرکز در محلی از اتم قرار دارد که بررسی‌های دقیقتر این محل را مرکز اتم مشخص نمود نام این محل هسته گذاشته شد.[۱]

ویژگی ها[ویرایش]

اندازه و شکل هسته[ویرایش]

اندازهء هسته ها ۱۰۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰۰ برابر کوچک تر از اندازهء اتم ها هستند. در عین حال بیش از ۹۹٪ جرم اتم را تشکیل می دهند. هسته از هستک های نوترون و پروتون تشکیل شده که گشتاور مغناطیسی دارند و ساکن نیستند. آزمایش ها نشان می دهد که هسته به شکل تقریبی کروی یا بیضوی از مرتبهء فرمی (فمتو متر) است که عملا چگالی آن برای تمام هسته ها ثابت است. اندازهء هسته بسته به تعداد هستک ها از رابطهء زیر بدست می آید:

R = r_0 A^{1/3} \,

که

r_0 \approx 1.1-1.4 * 10^{-15}\mbox{ m}

چگالی بار الکتریکی هسته از مرکز به شعاع تا نزدیکی شعاع R_n تقریبا ثابت است و سپس با شیب تند زیر صفر می شود:

\rho(r) = \frac{\rho_0}{1+\exp \left( \frac{r-R_n}{0,228 a} \right) }

که تقریبی برای هسته های کروی-هسته هایی که لایه ظرفیتشان پر است.- است. و برای دیگر هسته ها اختلاف بیشتر است.

پایداری هسته[ویرایش]

هسته ها به دلایلی مانند دافعهء پروتون ها نمی توانند به راحتی هر ترکیبی از نوترون و پروتون را داشته باشند و در نسبت هایی پرتوزا یا ناپایدارند. همچنین هسته یا هستک ها به تنهایی خارج از اتم ناپایدارند.به عنوان مثال نوترون تنها، بارابطهء زیر با نیمه عمر حدود 12 دقیقه واپاشی می کند:

n^0 \to p^+ + e^- + \bar{\nu}_e

با این حال وقتی در هسته قرار دارد یا در نزدیکی هسته است، با توجه به این که هستک ها هم از ذرات دیگری با علامت مثبت منفی و خنثی تشکیل شده اند، با رابطه های زیر با یکدیگر تبادل دارند:

\begin{cases}
n^0 \rightleftarrows p^+ + \pi^- \\
p^+ \rightleftarrows n^0 + \pi^+
\end{cases}

منابع[ویرایش]

  1. کتاب سیری در جهان ذرات زیراتمی تالیف سیندی شوآرتز ترجمه ابراهیم ابوکاظمی و جلال الدین پاشائی راد انتشارات فاطمی ISBN 964-318-113-8