شکافت هسته ای، رویای کیمیاگران

سال ها کیمیاگران به دنبال اکسیری بودن که بتواند فلزان دیگر را به طلا تبدیل کند. این رویا چندین قرن پابرجا بود و جویشگران سرسختی نیز داشت. اما پس از گذشت قرن ها شکست، آن ها پذیرفتند که این خواسته همانند اسمش تنها یک رویاست. غافل از اینکه اکسیر مورد نظر آن ها چیزی نبود جز همان نوترون خودمان! افتخار این کشف به هیچ یک از کیمیاگران نرسید، حتی خود جیمز چادویک که کاشف نوترون بود نمی دانست چه گوهری را یافته است! اکسیری که باعث شکافت هسته ای می شود و کیمیا می کند.

در حدود سال 1939 سه دانشمند به نام های لیز مایتنر، اُتو هان و فریتز استراسمن، به هنگام بمباران نمک های ارانیوم با نوترون ها به پدیده عجیبی برخورند. پس از بمباران نوترون، دو فلز جدید بوجود آمده بود. چند هفته بعد مایتنر به همراه خواهر زاده اش فریش متوجه شدند که هسته ارانیوم باجذب یک نوترون، می شکند و انرژی منتقل شده را با تقسیم شدن به دو فلز کم جرم تر آزاد می کند. معادله ی آن چنین است:

توصیف فیزیک مسئله به لطف اقدامات نیلز بور و جان ویلر آسان است. درون هسته، نیروی بنیادین قرار دارد. همان نیرویی که از پس دافعه ی کولنی بار های مثبت پروتون بر آمده و آن ها را کنار هم نگه داشته. این نیرو مانند هر نیروی جاذب دیگری در اطراف خودش یک چاه پتانسیل ساخته و نوترون ها و پروتون هایی که نزدیکش می شوند را جذب می کند. درست مثل قطره ی آبی که به دریا سقوط می کند. مقدار آبی را به بالا می کشد و سر انجام قطره ی بزرگ تری را از میدان جدا می کند.

در این مدل هم پس از بخورد نوترون، انرژی نوترون به انرژی نوسانی تبدیل می شود، هسته ی مورد نظر را قلقلک می دهد، بخش های آن را از هم دور می کند، در این مرحله دافعه ی کولنی نیز به کمک ما می آید و حین جدا شدن بر طبق معروف ترین رابطه ی فیزیک، بخشی از جرم تبدیل به انرژی می شود. البته دقت شود که در این فرآیند سرعت نوترون ها نباید آنچنان هم زیاد باشد. چنانچه انرژی جنبشی آن ها چیزی در حدود 0.04 الکترون ولت خواهد بود. (الکترون ولت یا ev یک واحد بسیار کوچک برای اندازه گیری انرژی است. هر الکترون ولت حدودا برابر 10 به توان منفی 19 ژول است)

در راکتور های هسته ای، همواره کندگر هایی را طراحی می کنند که نوترون های خارج شده از تفنگ نوترونی را به سرعت مورد نظر برساند. نوترون ها در ابتدا با سرعتی نزدیک به نور شلیک می شوند و در گذر از کندگر ها ، کند شده و به سرعتی بسیار پایین تر می رسند. البته میزان انرژی استخراجی از یک اتم چیزی حدود 200Mev (مگا الکترون ولت) است. که به واقع هیچی نیست! با این مقدار حتی نمی توان مگسی را از روی سیمی بلند کرد.

در راکتور ها ما با یک زنجیره ی شکاف مواجه ایم. نوترونی بر خورد می کند، یک هسته می شکافد، نوترون آزاد می کند، نوترون های آزاد شده به هسته های دیگر می خورند و … تا اینکه سرانجام انرژی سرسام آوری تولید می شود. برای تصویر سازی کلی و انرژی حاصل شده بهتر است مقایسه ای انجام دهیم. با انرژی حاصل از سوختن یک کیلوگرم زغال سنگ تنها می توانید به مدت 8 ساعت یک لامپ 100 واتی را روشن نگه دارد. حال که انرژی آزاد شده از یک کیلوگرم ارانیوم در این فرآیند توانایی روشن نگه داشتن لامپ را به مدت 690 سال دارد.

Milad Nademi

1 دیدگاه

Saeed

نوشته شده شهریور 5, 1401 در 1:23 ب.ظ

سلام

باریک الله

ما که مطالبتون رو میتونیم کیف میکنیم

مطالبتون روون و راحته درکش

دمتون گرم

با قدرت ادامه بدید

0لایک‌ پاسخ

دیدگاه‌ خود را بنویسید لغو پاسخ

اخبار و یادداشت ها

سیاه‌چاله‌ها اجرام کیهانی اسرارآمیزی هستند که در مرکز خود نقطه‌ای با چگالی بی‌نهایت دارند که به آن تکینگی می‌گویند. گرانش آن‌ها آن‌قدر قوی است که فراتر از مرز بیرونی‌شان، که به افق رویداد معروف است، هیچ چیزی - حتی نور - نمی‌تواند فرار کند. به همین دلیل، آن‌ها به طور مؤثر برای ما نامرئی هستند و نام «سیاه‌چاله» بر آن‌ها گذاشته شده است.

سیاه‌چاله‌ها شاید ستاره‌های یخ‌زده باشند

دی 14, 1403 1 دیدگاه

سیاه‌چاله‌ها شاید ستاره‌های یخ‌زده باشند تغییر قیافه‌ای تاریک تحقیقات جدید حول طبیعت سیاه چاله می‌تواند مشکل بنیادی موجود در قلب فیزیک را حل کند. سیاه‌چاله‌ها موجودات مرموز کیهانی هستند با

شکافت هسته ای، رویای کیمیاگران