• آیرودینامیک سرعت زیاد
• ستاره ای 8 میلیارد بار بزرگتر از خورشید
• پرتوهای رنگی به نانوذرات شکل میدهند
• از اشعه ایکس تا هولوگرافی
• نانو سرامیک
• نانو الماس چیست؟
• آشنایی با فیوز ها و حفاظت از مدارهای الکتریکی
• لیست آخرین مطالب

• نانو تکنولوژی
• هسته ای
• کوانتوم
• الکترو مغناطیس
• هوا شناسی و اختر فیزیک
• اپتیک
• حالت جامد
• سرگرمی های فیزیک
• فیزیک نوین
• ترمو دینامیک
• فلسفه و متافیزیک

• آنالیز خاک ، پایان نامه و پروژه
• تجربه های مدیریت راهنمایی فاطمیه
• تعمیر و فروش انواع گوشی موبایل در سراسر کشور
• کدهای جاوا اسکریپت
• نمایش تمام پیوندها

• وبلاگ شخصی محمدعلی مقامی
• آقاشیر
• .: شهر عشق :.
• ایساتیس
• ولایت علیه السلام
• دکتر رحمت سخنی
• * مطالب علمی *
• بیگانه ، دختری در میان مردمان
• .•¤ خانه آرزو ¤•.
• تعقل و تفکر
• تا ریشه هست، جوانه باید زد...
• اس ام اس عاشقانه
• خاطرات خاشعات
• اس ام اس سرکاری اس ام اس خنده دار و اس ام اس طنز
• آخرت غم
• وسوسه عقل
• پرهیزکار عاشق است !
• فروش و تعمیر موبایل در استان یزد
• آموزش
• وبلاگ تخصصی کامپیوتر
• هک و ترفند
• فروش و تعمیر موبایل در استان یزد
• انجمن فیزیک پژوهش سرای بشرویه
• عاشقان خدا فراری و گریزان به سوی عشق و حق®
• وبلاگ عشق و محبت ( اقا افشین)
• باید زیست
• جملات زیبا
• دست نوشته های دو میوه خوشمزه
• در دل نهفته ها
• روزگاران(حتما یه سری بهش بزن ضرر نمی کنی)
• فقط برای ادد لیستم...سند تو ال
• تجربه های مدیریت
• سولات تخصصی امتحان دکترا دانشگاه آزاد
• سولات تخصصی امتحان دکترا دانشگاه آزاد
• ارزانترین و بزرگترین مرکز سوالات آزمون دکترا
• عکس و اس ام اس عشقولانه
• دانلود نرم افزار های روز دنیا
• فیزیک لیزر
• شاهرخ
• مکانیک هوافضا اخترفیزیک
• مکانیک ، هوافضا ،اخترفیزیک
• وبلاگ تخصصی فیزیک و اختر فیزیک
• وبلاگ تخصصی فیزیک جامدات
• مقالات و پروژه های الکترونیک
• همه با هم برای از بین نرفتن فرهنگ ایرانی
• انتخاب
• فیزیک و واقعیت
• ترجمه متون کوتاه انگلیسی
• دنیای بیکران فیزیک
• آسمان سیه فام
• بهترین قالب های وبلاگ

• بازدید امروز: 32
• بازدید دیروز: 227
• کل بازدیدها: 455712

در جهان همه چیز از اتم ساخته شده است. اتمهای مختلف در کنار هم قرار می گیرند و مولکولهای مختلف را تشکیل می دهند. هر اتمی که در طبیعت پیدا می شود، یکی از 92 نوع اتمی است که به نام عناصر طبیعی شناخته شده اند؛ پس هر چه روی زمین وجود دارد، از فلز، پلاستیک،لباس، شیشه گرفته تا  مو و غیره، همه ترکیباتی از 92 عنصر طبیعی هستند. جدول تناوبی عناصر، فهرست عناصری است که می توان در طبیعت پیدا کرد به اضافه عناصری که به دست بشر ساخته شده است.

درون هر اتم می توان سه ذره ریز پیدا کرد: پروتون، نوترون و الکترون.
پروتونها در کنار هم قرار می گیرند و هسته اتم را تشکیل می دهند، در حالی که الکترونها به دور هسته می چرخند. پروتون بار الکتریکی مثبت و الکترون بار الکتریکی منفی دارد و از آنجا که بارهای مخالف ، یکدیگر را جذب می کنند، پروتون و الکترون هم یکدیگر را جذب می کنند و همین نیرو، سبب پایدار ماندن الکترونها در حرکت به دور هسته می گردد. در اغلب حالت ها تعداد پروتونها و الکترونهای درون اتم یکسان است، بنابراین اتم درحالت عادی و طبیعی خنثی است.
نوترون، بار خنثی دارد و وظیفه اش در هسته، کنار هم نگاه داشتن پروتونهای هم بار است.می دانیم که ذرات با بار یکسان یکدیگر را دفع می کنند .در نتیجه وظیفه نوترونها این است که با فراهم آوردن شرایط بهتر، پروتونها را کنار هم نگاه دارند. ( این کار توسط نیروی هسته ای قوی صورت می گیرد )

تعداد پروتونهای هسته نوع اتم را مشخص می کند. برای مثال اگر 13 پروتون و 14 نوترون، یک هسته را تشکیل دهند و 13 الکترون هم به دور آن بچرخند، یک اتم آلومینیوم خواهید داشت و اگر یک میلیون میلیارد میلیارد اتم آلومینیوم را در کنار هم قرار دهید، آنگاه نزدیک به پنجاه گرم آلومینیوم خواهید داشت! همه آلومینیوم هایی که در طبیعت یافت می شوند، AL27  یا آلومینیوم 27 نامیده می شوند. عدد 27 نشان دهنده جرم اتمی است که مجموع تعداد پروتونها و نوترونهای هسته را نشان می دهد.
اگر یک اتم آلومینیوم را درون یک بطری قرار دهید و میلیونها سال بعد برگردید، باز هم همان اتم آلومینیوم را خواهید یافت. بنابراین آلومینیوم 27 یک اتم پایدار نامیده می شود.
بسیاری از اتمها در شکل های مختلفی وجود دارند. مثلاً مس دو شکل دارد: مس 63 که 70 درصد کل مس موجود در طبیعت است و مس 65 که 30 درصد بقیه را تشکیل می دهد. شکل های مختلف اتم، ایزوتوپ نامیده می شوند. هر دو اتم مس 63 و مس 65 دارای 29 پروتون هستند، ولی مس 63 دارای 34 نوترون و مس 65 دارای 36 نوترون است. هر دو ایزوتوپ خصوصیات یکسانی دارند و هر دو هم پایدارند.

اتمهای ناپایدار
تا اوایل قرن بیستم، تصور می شد تمامی اتم ها پایدار هستند، اما با کشف خاصیت پرتوزایی اورانیوم توسط بکرل مشخص شد برخی عناصر خاص دارای ایزوتوپ های رادیواکتیو هستند و برخی دیگر، تمام ایزوتوپ هایشان رادیواکتیو است. رادیواکتیو بدان معنی است که هسته اتم از خود تشعشع ساطع می کند.

هیدورژن مثال خوبی از عنصری است که ایزوتوپ های متعددی دارد و فقط یکی از آنها رادیو اکتیو است. هیدروژن طبیعی ( همان هیدروژنی که ما می شناسیم) در هسته خود دارای یک پروتون است و هیچ نوترونی ندارد. ( البته چون فقط یک پروتون درهسته وجود دارد نیازی به نوترون نیست ) ایزوتوپ دیگر هیدروژن، هیدروژن 2 یا دو تریوم است که یک پروتون و یک نوترون در هسته خود جای داده است. دوتریوم، فقط 015/0 درصد کل هیدروژن را تشکیل می دهد و در طبیعت بسیار کمیاب است، با این حال مانند هیدورژن طبیعی رفتار می کند. البته از یک جهت با آن تفاوت دارد و آن، سمی بودن دوتریوم در غلظت های بالاست. دوتریوم هم ایزوتوپ پایداری است، ولی ایزوتوپ بعدی که تریتیوم خوانده می شود، ناپایدار است. تریتیوم که هیدروژن 3 نیز خوانده می شود، در هسته خود یک پروتون و دو نوترون دارد و طی یک واپاشی رادیواکتیو به هلیوم 3 تبدیل می شود. این بدان معنی است که اگر ظرفی پر از تریتیوم داشته باشید و آن را بگذارید و یک میلیون سال بعد برگردید، ظرف شما پر از هلیوم 3 است. هلیوم 3 از 2 پروتون و یک نوترون ساخته شده وعنصری پایدار است ).


در برخی عناصر مشخص، به طور طبیعی همه ایزوتوپ ها رادیواکتیو هستند. اورانیوم بهترین مثال برای چنین عناصری است که علاوه بر رادیواکتیویته زیاد سنگین ترین عنصر رادیواکتیو هم هست که به طور طبیعی یافت می شود. علاوه بر آن، هشت عنصر رادیواکتیو طبیعی هم وجود دارند که عبارتند از پولوتونیوم، استاتین، رادون، فرانسیم، رادیوم، اکتینیوم، توریم و پروتاکتسینانیوم. عناصر سنگین تر از اورانیوم که به دست بشر در آزمایشگاه ساخته شده اند، همگی رادیواکتیو هستند.

واپاشی رادیو اکتیو
وحشت نکنید بر خلاف اسمش این فرایند بسیار ساده است! اتم یک ایزوتوپ رادیواکتیو طی یک واکنش خودبخودی به یک عنصر دیگر تبدیل می شود. این واپاشی معمولاً از سه راه زیر انجام می شود:
1- واپاشی آلفا
2- واپاشی بتا
3- شکافت خودبه خودی

توضیح تفاوت این سه راه کمی مشکل است اما بدون اینکه بدانید این سه راه چه فرقی با هم می کنند هم می توانید از ادامه مطلب سر در آورید!! اگر خیلی هم علاقمندید بدانید اینجا را کلیک کنید.

در این فرآیندها چهار نوع تابش رادیواکتیو مختلف تولید می شود:
1- پرتو آلفا
2- پرتو بتا
3- پرتو گاما
4- پرتوهای نوترون


تابش های طبیعی خطرناک
درست است که واپاشی رادیواکتیو، یک فرآیند طبیعی است و عناصر رادیواکتیو هم بخشی از طبیعت هستند، ولی این تابش های رادیواکتیو برای موجودات زنده زیان بار هستند. ذرات پر انرژی آلفا، بتا، نوترونها، پرتوهای گاما و پرتوهای کیهانی، همگی به تابش های یون ساز معروفند، بدین معنی که بر همکنش آنها با اتم ها منجر به جداسازی الکترون ها از لایه ظرفیتشان می شود. از دست دادن الکترونها، مشکلات زیادی از جمله مرگ سلول ها و جهش های ژنتیکی را برای موجودات زنده به دنبال دارد. جالب است بدانید جهش ژنتیکی عامل بروز سرطان است.
درات آلفا، اندازه بزرگتری دارند و از این رو توانایی نفوذ زیادی در مواد ندارند، مثلاً حتی نمی توانند از یک ورق کاغذ عبور کنند. از این رو تا زمانی که در خارج بدن هستند تأثیری روی افراد ندارند. ولی اگر مواد غذایی آلوده به مواد تابنده ذرات آلفا بخورید، این ذرات می توانند آسیب مختصری درون بدن ایجاد کنند.

ذرات بتا توانایی نفوذ بیشتری دارند که البته آن هم خیلی زیاد نیست، ولی در صورت خورده شدن خطر بسیار بیشتری دارند. ذرات بتا را می توان با یک ورقه فویل آلومینویم یا پلکسی گلاس متوقف کرد.
پرتوهای گاما همانند اشعه X فقط با لایه های ضخیم سربی متوقف می شوند. نوترونها هم به دلیلی بی یار بودن، قدرت نفوذ بسیار بالایی دارند و فقط با لایه های بسیار ضخیم بتن یا مایعاتی چون آب و نفت متوقف می شوند. پرتوهای گاما و پرتوهای نوترون به دلیل همین قدرت نفوذ بالا می توانند اثرات بسیار وخیمی بر سلول های موجودات زنده بگذارند، تأثیراتی که گاه تا چند نسل ادامه خواهد داشت

بیشتر ماده هایی که ما درعـــالم می شناسیم ، ستاره هـــا ، سحابی ها ، سیارات وغبارهـــای
مــــیان ستاره ای و . . . . از پروتون ها و نوترون ها ساخته شده اند . تا مـدت ها گمان
براین بــودکه این ذرارت ( پروتون . نوترون و الکترون ) ذرات بنیادی سازنده عـــالم هستند ونمی توان آنــهارا به اجزای کوچکتــری تقسیم
کرد . ایــن باور هنوز در مورد الکترون وجـود دارد . اما تبدیل پروتون و نوترون به
یکدیگر دربرخی واکنش های هسته ای وآزمایش هـای پیشرفـته تــری که درشتاب دهنده هــای ذرات بنیادی انجام شد ، نشان دادکه
آنـها از ذرات سازنده کوچکتـری به نام کوارک ساخته شده اند . البته کوارک هـانیزانواع مختلفی
دارند . تـا کنون شش نوع کـوارک شناخته شـــده است که با اسامی جالبی نـامگذاری شده انــد: بالا وپایین (up,down) ،افسون وشگفت (charm,strange) وسر و ته (top,dottom) . انتخاب ایـــن اسامی معنی خاصی ندارد ،
چــون کـوارک هــا نه بالا و پایین دارنــد ونه سر وته ! پروتون هــا ونوترون هـا از
دو کـوارک اول ساخـته می شونـد. دو کوارک
d ویک کوارک u پروتون رامی سازنـد. دوکوارک u و یـک کوارکd نـــوترون را می سازنــد . بــرای
نـــگه داشتن کوارک هـا کنار یکدیگرچسب مخصوصی لازم است . این وظیفه به عهده ذرات دیــگری است که گلوئون نام دارنـد . درحالت طبیعی
نمی تـوان کوارک هـا را بـه صورت آزاد و مـنفرد یافت . بیشتر مـاده موجــود درعــالم
از کوارک هــا ساخته شده است . ایــن کوارک ها درگروهای سه تایی دربسته ای از جنس گلوئون ها مقید شده انـد . اما در مـرکز یک ستاره
نوترونی بی انـدازه چگال ممکن است نوترون ها آن چنان فشرده شونـد که ساختارشان درهم
بشکند و ماده به دریایی ازکوارک های آزاد وگلوئون ها و الکترونها تبدیل شود. حروف u و d کوارک های اولیه در نوترون و پروتون و s کوارک دیگری است که دراین
تبد یل وتحت فشار زیاد به وجـود آمده است. e الکترون و g گلوئون است . اما اگر چگالی و فشارآن قـدرزیاد باشدکه ساختار پروتون هـا و
نوترون هـا درهـم بشکند . شاید ماده جدیدی خلق شودکه دیگر ساختارشناخته شده قبلی ماده را ندارد . دیگرنمی توان از ذره یا ذرات به صورت
مشخص نام برد ، چرا که ماده به دریای یکپارچه ای از کوارک ها ، الکترون ها وگلوئون ها
تبد یل شده است . چگالی این مـاده از چگالی هستهء اتـم هـاکه شامل پروتون ها ونوترون هـای مجزاست ، بسیار بیشتر است و خاصیت های آن نیز
با خواص ماده معمولی بسیار متفاوت خواهد بود . دانشمندان این ماده جدید را ماده
کوارکی یا "ماده شگفت" نامیده‌اند . ماده شگفت ممکن است پایدارترین شکل ممکن
ماده باشد . تا کنون این عنوان به هسته اتم آهن اطلاق می شد که نقطه پایانی واکنش های هسته ای در مرکز ستاره های سنگین و پر جرم است . اگر
چنین باشد ، پس ازساخته شدن ماده شگفت ، برای نگهداری آن به همین شکل فشرده نیازی
به گرانش نخواهد بود . برخی نظریه پردازان معتقد ند این ماده بسیار چگال می تواند هر شکل دیگری از ماده راکه با آن برخوردکند درهم
بشکند وتبدیل به ماده شگفت کند . اما جای نگرانی نیست ، چــرا که حتی اگرایــن اتفاق
بیفتد ، سرعت انجام آن بسیار کم است . به هرحال اگر کمی ماده شگفت روی زمین یا خورشید بریزد ، به سرعت به سمت مرکز می رود و در همان جا
باقی می ماند ، بدون اینکه آسیبی به محیط اطراف وارد کند . فیزیکدانان ذرات بنیادی
نیز امیدوارند بتوانند با استفاده از شتاب دهنده نسبیتی آزمایش بروکهاون در مدت بسیار کوتاهی کوارک وگلوئون های آزاد ایجاد کنند (که
البته این وضعیت بسیار ناپایدار است). آسمان بالای سر ما و اجرام گوناگونی که در این فضای
بی انتها قرار دارند آزمایشگاهی طبیعی در اختیار اختر شناسان قرار داده اند تا بتوانند گاهی فیزیکدان ها را پشت سر بگذارند و خیلی سریعتر
از آزمایشگاه های زمینی به نتیجه برسند.

آیا ذرات بنیادی نوترینو ها جرم دارند؟ با توجه به آزمایشات قبلی ما، بله. ولی چقدر؟

یک نتیجه ی تعجب برانگیز پیشنهاد شده است که مطابق آن چه ما فکر می کردیم نیست.
نوترینو ها مانند فوتون ها، بدون جرم تصور می شدند که با سرعت نور در حال حرکت اند.

در
چند سال گذشته با مطالعه بر روی نوترینوهای منتشر شده توسط خورشید یا
ایجاد شده توسط اشعه های کیهانی در اتمسفر زمین، فیزیکدانان متوجه شدند که
نوترینوها دارای جرمی بسیار کم ولی غیر صفر هستند که تقریبا 1میلیون بار
از یک الکترون کوچک ترند. این مقدارها با بررسی انرژی های جابه جا شده در
واکنش های بین ذرات شناخته شده به دست می آیند. در مقالات فیزیک مدرن
کلپدر-کلینگروتائوسKlapdor-Kleingrothaus و همکارانش ادعا می کنند که موفق به دیدن یک نوع جدید از تضیف هسته ای شده اند.

اگر
این ادعا درست باشد، می توان این نتیجه را دریافت که هر سه نوع نوترینوها
دارای جرمی یکسان هستند و پنجره ای در فیزیک به رویمان باز خواهد شد که به
ما اجازه می دهد تا اطلاعات خود را بالاتر ببریم.

شکل2

برای
آن که جرم یک نوترینو رو را تصور کنیم، یک ذره ی بنیادی مانند الکترون را
در نظر بگیرید که حدود 1800 برابر از پروتون سبک تر است و نسبت به سنگین
ترین ذره ی بنیادی شناخته شده یعنی بوزون های WوZو
کوارک های بالا 200000 برابر سبک تر است. علت این همه اختلاف جرم حتی در
مدل استاندارد ذرات بنیادی خود در هاله ای از ابهام است. در مقابل، پیش تر
نوترینوها بدون جرم تصور می شدند.
کلید ما "دستوارگی" است. در بیوشیمی دستوارگی ،handedness یک ملکول را توصیف می کند که ممکن است از شکل آینه ی خود متفاوت باشد. یک ملکول ساده مانند H2O
مانند شکل آینه ای آن به نظر می رسید ولی یک ملکول پیچیده تر مانند
دگستروز(شکلی از گلوکز) این طور نیست. ملکول های دستواره در زیست شناسی
بسیار با اهمیت هستند ولی شکل آینه ای آن ها نه، چون معتقدند که در تکامل
زندگی به طور اتفاقی شکل یافته اند تا این که دارای تفاوت هایی ذاتی با
شکل اصلی خود داشته باشد.
نوترینو ها یک شکلی شبیه به دستوارگی دارند.
ذرات بنیادی یک حرکت چرخشی(اسپین) ذاتی دارند. بیش تر ذرات می توانند هم
به صورت چپ گرد و هم به صورت راست گرد حول محور جهت حرکتشان بچرخند ولی
نوترینوها فقط به صورت چپ گرد می چرخند.شکل2. مانند دستوارگی در زیست
شناسی می توانیم این را به یک حادثه نسبت دهیم که در این جا آن حادثه بیگ
بنگ است. داشتن خاصیت دستوارگی همیشگی برای ذرات دارای جرم غیر ممکن است
(چون جهت حرکت اسپینی یک ذره ی دارای جرم می تواند به حالت پایدار خود
تغییر پیدا کند) بنابراین فیزیکدانان نتیجه گرفتند که نوترینو ها دارای
جرمی معادل صفر اند.

ولی
در این جا یک مشکل در این بحث داریم که به پادماده مربوط می شود. هر ذره ی
بنیادی پاد ذره ی مربوط به خود را دارد با جرمی برابر ولی بار الکتریکی
مخالف. به عنوان مثال پادذره ی الکترون پوزیترون است. نوترینو هم یک
پادذره ی خودش را دارد:پادنوترینو. پادنوترینو حالت دستوارگی مخالف
نوترینو را داراست-همیشه در جهت راست گرد حول محور جهت حرکتش می چرخد. شکل2

جدا
از شکل دستوارگی آن ها چه طور نوترینو را از پادنوترینو تشخیص می دهید؟
هردوی آن ها دارای بار الکتریکی خنثی و جرمی برابر هستند. ولی یک مقدار
بارپایسته دیگری در انجام واکنش های بین ذرات وجود دارد: عدد لپتون .
الکترون و نوترینو لپتون هستند و پوزیترون و پادنوترینو، پادلپتون
هستند.تعداد لپتون منهای تعداد پادلپتون در یک واکنش عدد لپتون نامیده می
شود. لپتون ها و پادلپتون ها می توانند با روش های مختلفی ایجاد شوند
مانند تبدیل شدن یک نوترون به یک پروتون، یک الکترون و یک پادنوترینو. در
این مثال هیچ لپتونی در ابتدا وجود ندارد(نوترون باریون است) بعد یک
لپتون(الکترون) و یک پادلپتون(پادنوترینو) ایجاد شده اند بنابراین عدد
لپتون ثابت مانده است. در حقیقت این در تمام تبدیلات ذرات بنیادی پایسته
است.

پایستگی
عدد لپتون از آزمایشات برگرفته شد و هیچگونه توضیح تئوری در مورد آن وجود
نداشت. در دهه ی هفتاد تحقیقات جدید در مورد مدل استاندارد فیزیک انرژی
بالا چند بینش را پیشنهاد کرد: ذرات را در مدلی فرض کنیم که در آن به وجود
آمده اند که در این جا هم غیر ممکن است که پایستگی عدد لپتون را بشکند.مدل
استاندارد قبلا از این که فیزیکدان از آن فراتر بروند هم بوده است. آن ها
می خواهند یک نظریه متحدی را به وجود بیاورند تا وجود ذرات و نیروهای
بنیادی را سبب شود نه این که آن ها را توصیف کند به عنوان یک مدل
استاندارد. در این قالب بیش تر آرزومندانه-که به آن "اتحاد بزرگ" می
گویند- پایستگی عدد لپتون به صورت خودکار نیست. بنابراین یک دیدگاه جدید
ایجاد شد: عدد لپتون باید تقریبا در طبیعت ثابت باشد چون در مدل های
استاندارد خوبی امتحان شده است ولی باید کمی توسط اثر اتحاد بزرگ از آن
تجاوز کند.

اگر
عدد لپتون ثابت نباشد طولی نخواهد کشید که یک راهی برای تشخیص یک نوترینو
از یک پادنوترینو ساخته خواهد شد. آن ها می توانستند در واقع دو نوع از یک
ذره باشند. ذره که به صورت راست گرد و یا چپ گرد باشد.شکل2. مانند یک ذره
مانند الکترون. بنابراین اگر عدد لپتون ثابت نباشد، نوترینو می توانست جرم
داشته باشد. ولی جرم می تواند خیلی کوچک باشد که این از اثری ناشی می شود
که در مدل استاندارد غائب است. اندازه گیری جرم های بسیار کوچک بسیار سخت
است ولی مطالعات انجام شده بر روی تضعیف هسته ای تریتیوم نشان داده است که
یک نوع از نوترینو حدودا کم تر از 2الکترون ولت است.
مطالعه و جست و جو
بر روی جرم نوترینو به این عامل هم بستگی دارد که سه نوع نوترینو وجود
دارد: الکترون نوترینو، مئون نوترینو و تائو نوترینو(که هر کدام از آن ها
به ترتیب با الکترون،مئون و تائو لپتون ها به وجود می آیند). این ما را به
احتمال یک اثر مکانیک کوانتومی هدایت می کند: در هنگام عبور از یک خلا، یک
نوترینو می تواند بدون اختیار از یک نوع به یک نوع دیگر تبدیل شود. این با
"نوسان نوترینو" شناخته می شود و تنها زمانی می تواند رخ دهد که نوترینو
دارای جرم باشد.

در
حال حاضر شواهد بسیاری برای نوسان نوترینو وجود دارد هم برای نوترینو هایی
که توسط خورشید تولید می شوند و هم برای نوترینوهایی که از پرتوهای
کیهانی، در اتمسفر زمین ایجاد می شود.(تبدیل نوترینوها در "نوسان نوترینو"
تناقض میان تعداد نوترینوهایی که ما انتظار داریم خورشید تولید کرده باشد
و تعداد نوترینوهایی که ما آشکار می کنیم را حل کرده است.) نتایج آزمایشات
فقط از یک دسته ی ناقص از جرم های نوترینو هاحمایت می کند که از نظریه ی
اتحاد بزرگ ناشی می شود. این آزمایش همچنین یک نتیجه تعجب برانگیز را
داشته است که زوایای ترکیبی (mixing angles)(که
احتمال این که یک نوترینو از یک نوع به نوع دیگر تبدیل شود را معین کند)
خیلی بزرگ تر از آن هستند که نظریه پردازان انتظار داشتند.

به
نظر می رسد که منطقی باشد که از طریق نتایج حاصل از ناپایستگی عدد لپتون
نسبت به جرم نوترینو تردید داشته باشیم. ولی نوسان نوترینو خود به تنهایی
نمی تواند نشان دهد که عدد لپتون ثابت است. خب آیا ما می توانیم این را از
راهی دیگر انجام دهیم؟ این چیزی است کهKlapdor-Kleingrothaus ادعا می کنند با مشاهده ی تضیف Ge76 -هفتاد و شش عدد جرمی است- به Se76و2e
-هفتاد و شش عدد جرمی است-توانسته اند انجام بدهند. این واکنش "تضعیف
دوتایی بدون نوترینو" نامیده می شود و حالت پایانی دارای دو الکترون
است(که به عنوان ذراتb
شناخته می شوند) و پادنوترینویی مشاهده نمی شود-بنابراین واکنش با دو واحد
از پایستگی عدد لپتون تجاوز می کند. اگر اندازه گیری های نوسان نوترینو را
با این فرض که ذرات مربوط همان سه ذره ی شناخته شده باشند را در کنار هم
قرار دهیم آن گاه می توانیم این را دریابیم که هر سه نوع نوترینو دارای
جرمی یکسان هستند، حدودا چند ده الکترون ولت. این یک نتیجه ای کاملا تعجب
برانگیز است چون دیگر ذرات خانوادگی مانند کوارک ها و لپتون های باردار
شده دارای جرمی یکسان نیستند. و این فشار زیادی را روی تئوری جرم نوترینو
خواهد گذاشت.

البته
باید به طبیعت سخت و استثنایی این آزمایش هم توجه کرد.البته نسبت به تحلیل
های نویسنده در مورد پس زمینه و استخراج یک سیگنال بسیار کوچک هم انتقاد
هایی شده است12و13 در هر صورت در آزمایش های طراحی شده در آینده استفاده
از قسمت هایی بزرگ تر از Ge76(یا
هسته هایی شبیه) می تواند حساسیت و دقتی بالاتر را به ارمغان بیاورد. با
تخمین زدن اندازه گیری های "نوسان" قبل از این ادعا فیزیکدانان حدس زده
بودند که برای نقض پایستگی عدد لپتون به دقتی معادل 1000 یا 10000برابر
این آزمایش نیاز است.

کیک زرد

کیک زرد یا Yellowcake که بنام اورانیا (Urania) هم شناخته می شود در واقع
خاک معدنی اورانیوم است که پس از طی مراحل تصفیه و پردازشهای لازم از سنگ
معدنی آن تهیه می شود. تهیه این ماده به منزله رسیدن به بخش میانی از
مراحل مختلف تصفیه سنگ معدن اورانیوم است و باید توجه داشت که فاصله بسیار
زیادی برای استفاده در یک بمب اتمی دارد.

روش تهیه کیک زرد کاملآ به نوع سنگ معدن بدست آمده بستگی دارد، اما
بطور معمول از طریق آسیاب کردن و انجام پردازش های شیمایی بر روی سنگ معدن
اورانیوم، پودر زبر و زرد رنگی بدست می آید که قابلیت حل شدن در آب را
ندارد و حدود ??% غلظت اکسید اورانیوم آن خواهد بود. این پودر در دمایی
معادل ???? درجه سانتیگراد ذوب می شود.

روش تهیه

در ابتدا سنگ معدن توسط دستگاههای مخصوصی خرد شده آسیاب می شود و پس از آن
برای جدا سازی اورانیم و بالا بردن خلوص خاک سنگ، آنرا در حمامی از اسید
سولفوریک، آلکالاین و یا پراکسید می خوابانند، این عمل برای بدست آوردن اورانیوم خالص تر صورت می گیرد.

پس از این محصول بدست آمده را خشک و فیلتر می کنند و نتیجه آن چیزی
خواهد شد که به کیک زرد معروف است. امروزه روشهای جدیدی برای تهیه این
پودر اورانیوم وجود دارد که محصول آنها بیشتر از آنکه زرد باشد به قهوه ای
و سیاه نزدیک است، در واقع رنگ ماده بدست آمده به میزان وجود ناخالصی ها
در این پودر دارد.

نهادن این نام بر روی این محصول به گذشته بر می گردد که کیفیت روشهای خالص سازی سنگ معدن مناسب نبود و ماده بدست آمده زرد رنگ بود.

مواد تشکیل دهنده کیک زرد

قسمت بیشتر کیک زرد (معادل ??-?? درصد وزنی) شامل اکسید های اورانیوم با
فرمول شیمیایی U?O? - و یا سایر اکسید ها - است، و مابقی آن از دیگر موادی
تشکیل شده است که مهمترین آنها عبارتند از :

- هیدراکسید اورانیوم با فرمول شیمایی UO?(OH)? یا UO?)?(OH)?) که در
صنایع ساخت شیشه و سرامیک از آن استفاده می شود. این ماده تشعشع رادیو
اکتیو دارد و باید تحت شرایط خاصی نگهداری و حمل شود.

- سولفات اورانیوم با فرمول شیمیایی (U??S??) که ماده ای بی بود با رنگ زرد لیمویی است.

- اکسید اورانیوم زرد (یا اورانیت سدیم) با فرمول شیمیایی Na?O (UO?)?.?H?O که ماده ای با رنگ زرد - نارنجی است.

- پراکسید اورانیوم با فرمول شیمیایی UO?·nH?O با رنگ زرد کم رنگ.

یکی از کاربردهای کیک زرد تهیه هگزا فلوراید اورانیوم است. این گاز در
حالت عادی حدود ?.? درصد شامل ایزوتوپ ??? است و مابقی آن ایزوتوپ ???
است. در مرحله غنی سازی درصد U-??? به حدود ?.? یا حتی بیشتر افزایش داده
می شود.

کاربردها

کیک زرد عمومآ برای تهیه سوخت رآکتورهای هسته ای بکار برده می شود، در
واقع این ماده است که پس از انجام پردازشهایی به UO? تبدیل شده برای
استفاده در میله های سوختی بکار برده می شود.

این ماده همچنین میتواند برای غنی سازی تبدیل به گاز هگزا فلوراید
اورانیوم یا UF? تبدیل شود، چرا که در اینصورت می تواند چگالی ایزوتوپهای
اورانیوم ??? را در آن افزایش داد.

در هر صورت کیک زرد در اغلب کشورهایی که معادن
طبیعی اورانیوم دارند تهیه می شود و تولید این ماده مشکل خاصی ندارد و
بطور متوسط سالانه ?? هزار تن از این ماده در جهان تولید می شود.

کانادا یکی از تولید کنندگان این ماده است، این کشور دارای معادنی است
که خلوص سنگ اورانیوم آنها به ??% هم می رسد، در آسیا نیز کشوری مانند
قزاقستان دارای صنایع بزرگ تولید این پودر است.

قیمت این پودر در بازارهای بین المللی چیزی حدود ?? دلار برای هر کیلو است.

بر گرفته شده از مجله ی اینترنتی فریا

لینک مقاله در تالارهای گفتگوی علمی دانشجویان

بمب اتمی سلاحی است که نیروی آن از انرژی اتمی و بر اثر شکاف هسته (فیسیون ) اتمهای پلوتونیوم یا اورانیوم ایجاد می شود .در فرآیند شکافت هسته ای ، اتمهای ناپایدار شکافته و به اتمهای سبکتر تبدیل می شوند .

نخستین بمب از این نوع ، در سال 1945 م در ایالات نیو مکزیکو در ایالات متحده آمریکا آزمایش شد . این بمب ، انفجاری با قدرت 19 کیلو تن ایجاد کرد ( یک کیلو تن برابر است با انرژی اتمی آزاد شده 190 تن ماده منفجره تی . ان . تی ) انفجار بمب اتمی موج بسیار نیرومند پرتوهای شدید نورانی ، تشعشعات نفوذ کننده اشعه گاما و نوترونها و پخش شدن مواد رادیو اکتیو را همراه دارد . انفجار بمب اتمی چندین هزار میلیارد کالری حرارت را در چند میلیونیوم ثانیه ایجاد می کند .

این دمای چند میلیون درجه ای با فشار بسیار زیاد تا فاصله 1200 متری از مرکز انفجار به افراد بدون پوشش حفاظتی صدمه می زند و سبب مرگ و بیماری انسان و جانوران می شود . همچنین زمین ، هوا آب و همه چیز را به مواد رادیو اکتیو آلوده می کند .

بمب های اتمی شامل نیروهای قوی و ضعیفی اند که این نیروها هسته یک اتم را به ویژه اتم هایی که هسته های ناپایداری دارند، در جای خود نگه می دارند. اساسا دو شیوه بنیادی برای آزادسازی انرژی از یک اتم وجود دارد: 1- شکافت هسته ای: می توان هسته یک اتم را با یک نوترون به دو جزء کوچک تر تقسیم کرد. این همان شیوه ای است که در مورد ایزوتوپ های اورانیوم (یعنی اورانیوم 235 و اورانیوم 233) به کار می رود.

برای تولید یک بمب اتمی موارد زیر نیاز است:

یک منبع سوخت که قابلیت شکافت یا همجوشی را داشته باشد.

دستگاهی که همچون ماشه آغازگر حوادث باشد.

راهی که به کمک آن بتوان بیشتر سوخت را پیش از آنکه انفجار رخ دهد دچار شکافت یاهمجوشی کرد.

در اولین بمب های اتمی از روش شکافت استفاده می شد. اما امروزه بمب های همجوشی از فرآیند همجوشی به عنوان ماشه آغازگر استفاده می کنند.بمب های شکافتی (فیزیونی): یک بمب شکافتی از ماده ای مانند اورانیوم 235 برای خلق یک انفجار هسته ای استفاده می کند. اورانیوم 235 ویژگی منحصر به فردی دارد که آن را برای تولید هم انرژی هسته ای و هم بمب هسته ای مناسب می کند. اورانیوم 235 یکی از نادر موادی است که می تواند زیر شکافت القایی قرار بگیرد.اگر یک نوترون آزاد به هسته اورانیوم 235 برود،هسته بی درنگ نوترون را جذب کرده و بی ثبات شده در یک چشم به هم زدن شکسته می شود. این باعث پدید آمدن دو اتم سبک تر و آزادسازی دو یا سه عدد نوترون می شود که تعداد این نوترون ها بستگی به چگونگی شکسته شدن هسته اتم اولیه اورانیوم 235 دارد. دو اتم جدید به محض اینکه در وضعیت جدید تثبیت شدند از خود پرتو گاما ساطع می کنند. درباره این نحوه شکافت القایی سه نکته وجود دارد که موضوع را جالب می کند.

1 - احتمال اینکه اتم اورانیوم 235 نوترونی را که به سمتش است، جذب کند، بسیار بالا است. در بمبی که به خوبی کار می کند، بیش از یک نوترون از هر فرآیند فیزیون به دست می آید که خود این نوترون ها سبب وقوع فرآیندهای شکافت بعدی اند. این وضعیت اصطلاحا «ورای آستانه بحران» نامیده می شود.

2 - فرآیند جذب نوترون و شکسته شدن متعاقب آن بسیار سریع و در حد پیکو ثانیه (12-10 ثانیه) رخ می دهد.

3 - حجم عظیم و خارق العاده ای از انرژی به صورت گرما و پرتو گاما به هنگام شکسته شدن هسته آزاد می شود. انرژی آزاد شده از یک فرآیند شکافت به این علت است که محصولات شکافت و نوترون ها وزن کمتری از اتم اورانیوم 235 دارند. این تفاوت وزن نمایان گر تبدیل ماده به انرژی است که به واسطه فرمول معروف mc2= E محاسبه می شود.
حدود نیم کیلوگرم اورانیوم غنی شده به کار رفته در یک بمب هسته ای برابر با چندین میلیون گالن بنزین است. نیم کیلوگرم اورانیوم غنی شده انداز ه ای معادل یک توپ تنیس دارد. در حالی که یک میلیون گالن بنزین در مکعبی که هر ضلع آن 17 متر (ارتفاع یک ساختمان 5 طبقه) است، جا می گیرد. حالا بهتر می توان انرژی آزاد شده از مقدار کمی اورانیوم 235 را متصور شد.برای اینکه این ویژگی های اروانیوم 235 به کار آیدبایداورانیوم را غنی کرد. اورانیوم به کار رفته در سلاح های هسته ای حداقل باید شامل نود درصد اورانیوم 235 باشد.در یک بمب شکافتی، سوخت به کار رفته را باید در توده هایی که وضعیت «زیر آستانه بحران» دارند، نگه داشت. این کار برای جلوگیری از انفجار نارس و زودهنگام ضروری است. تعریف توده ای که در وضعیت «آستانه بحران» قرار داد چنین است: حداقل توده از یک ماده با قابلیت شکافت که برای رسیدن به واکنش شکافت هسته ای لازم است. این جداسازی مشکلات زیادی را برای طراحی یک بمب شکافتی با خود به همراه می آورد که باید حل شود.

1 - دو یا بیشتر از دو توده «زیر آستانه بحران» برای تشکیل توده «ورای آستانه بحران» باید در کنار هم آورده شوند که در این صورت موقع انفجار به نوترون بیش از آنچه که هست برای رسیدن به یک واکنش شکافتی، نیاز پیدا خواهد شد.

2 - نوترون های آزاد باید در یک توده «ورای آستانه بحران» القا شوند تا شکافت آغاز شود.

3 - برای جلوگیری از ناکامی بمب باید هر مقدار ماده که ممکن است پیش از انفجار واردمرحله شکافت شود برای تبدیل توده های «زیر آستانه بحران» به توده هایی «ورای آستانه بحران» از دو تکنیک «چکاندن ماشه» و «انفجار از درون» استفاده می شود.تکنیک «چکاندن ماشه» ساده ترین راه برای آوردن توده های «زیر بحران» به همدیگر است. بدین صورت که یک تفنگ توده ای را به توده دیگر شلیک می کند. یک کره تشکیل شده از اورانیوم 235 به دور یک مولد نوترون ساخته می شود. گلوله ای از اورانیوم 235 در یک انتهای تیوپ درازی که پشت آن مواد منفجره جاسازی شده، قرار داده می شود.کره یاد شده در انتهای دیگر تیوپ قرار می گیرد. یک حسگر حساس به فشار ارتفاع مناسب را برای انفجار چاشنی و بروز حوادث زیر تشخیص می دهد:

1 - انفجار مواد منفجره و در نتیجه شلیک گلوله در تیوپ

2 - برخورد گلوله به کره و مولد و در نتیجه آغاز واکنش شکافت

3 - انفجار بمب

در «پسر بچه» بمبی که در سال های پایانی جنگ جهانی دوم بر شهر هیروشیما انداخته شد،تکنیک «چکاندن ماشه» به کار رفته بود. این بمب 5/14 کیلو تن برابر با 500/14 تن TNT بازده و 5/1 درصد کارآیی داشت. یعنی پیش از انفجار تنها 5/1 درصد ازماده مورد نظر شکافت پیدا کرد.

در همان ابتدای «پروژه منهتن»، برنامه سری آمریکا در تولید بمب اتمی، دانشمندان فهمیدند که فشردن توده ها به همدیگر و به یک کره با استفاده از انفجار درونی می تواند راه مناسبی برای رسیدن به توده «ورای آستانه بحران» باشد. البته این تفکر مشکلات زیادی به همراه داشت. به خصوص این مسئله مطرح شد که چگونه می توان یک موج شوک را به طور یکنواخت، مستقیما طی کره مورد نظر، هدایت و کنترل کرد؟افراد تیم
پروژه «منهتن» این مشکلات را حل کردند. بدین صورت، تکنیک «انفجار از درون» خلق شد. دستگاه انفجار درونی شامل یک کره از جنس اورانیوم 235 و یک بخش به عنوان هسته است که از پولوتونیوم 239 تشکیل شده و با مواد منفجره احاطه شده است. وقتی چاشنی بمب به کار بیفتد حوادث زیر رخ می دهند:

1 - انفجار مواد منفجره موج شوک ایجاد می کند.

2 - موج شوک بخش هسته را فشرده می کند.

3 - فرآیند شکافت شروع می شود.

4- بمب منفجر می شود.

در «مرد گنده» بمبی که در سال های پایانی جنگ جهانی دوم بر شهر ناکازاکی انداخته شد، تکنیک «انفجار از درون» به کار رفته بود. بازده این بمب 23 کیلو تن و کارآیی آن 17درصد بود.شکافت معمولا در 560 میلیاردم ثانیه رخ می دهد.بمب های همجوشی: بمب های همجوشی کار می کردند ولی کارآیی بالایی نداشتند. بمب های همجوشی که بمب های «ترمونوکلئار» هم نامیده می شوند، بازده و کارآیی به مراتب بالاتری دارند. برای تولید بمب همجوشی باید مشکلات زیر حل شود:دوتریوم و تریتیوم مواد به کار رفته در سوخت همجوشی هر دو گازند و ذخیره کردنشان دشوار است. تریتیوم هم کمیاب است و هم نیمه عمر کوتاهی دارد بنابراین سوخت بمب باید همواره تکمیل و پر شود.دوتریوم و تریتیوم باید به شدت در دمای بالا برای آغاز واکنش همجوشی فشرده شوند. در نهایت «استانسیلا اولام» دریافت که بیشتر پرتو به دست آمده از یک واکنش فیزیون، اشعه X است که این اشعه X می تواند با ایجاد درجه حرارت بالا و فشار زیاد مقدمات همجوشی را آماده کند. بنابراین با به کارگیری بمب شکافتی در بمب همجوشی مشکلات بسیاری حل شد.
در یک بمب همجوشی حوادث زیر رخ می دهند:

1 - بمب شکافتی با انفجار درونی ایجاد اشعه X می کند.

2 - اشعه X درون بمب و در نتیجه سپر جلوگیری کننده از انفجار نارس را گرم می کند.

3 - گرما باعث منبسط شدن سپر و سوختن آن می شود. این کار باعث ورود فشار به درون لیتیوم - دوتریوم می شود.

4 - لیتیوم - دوتریوم 30 برابر بیشتر از قبل تحت فشار قرار می گیرند.

5 - امواج شوک فشاری واکنش شکافتی را در میله پولوتونیومی آغاز می کند.

6 - میله در حال شکافت از خود پرتو، گرما و نوترون می دهد.

7 - نوترون ها به سوی لیتیوم - دوتریوم رفته و با چسبیدن به لیتیوم ایجاد تریتیوم می کند.

8 - ترکیبی از دما و فشار برای وقوع واکنش همجوشی تریتیوم - دوتریوم ودوتریوم - دوتریوم و ایجاد پرتو، گرما و نوترون بیشتر، بسیار مناسب است.

9 - نوترون های آزاد شده از واکنش های همجوشی باعث القای شکافت در قطعات اورانیوم 238 که در سپر مورد نظر به کار رفته بود، می شود.

10 - شکافت قطعات اروانیومی ایجاد گرما و پرتو بیشتر می کند.

11 - بمب منفجر شود.