ویژگیهای هسته های اتمی

این متن شامل 19 صفحه می باشد.

دردوران پيش ازكشف نوترون ، فيزيك دانان هستـــه اتمـــي را شامــل الكتـــرون ها

وپروتون هاتصور مي كردند 0 اين شكل ازنمايش ، تناقض هاي زيادي راپيش مي كشيد و تلاش هابراي آفرينش نظريه ساختمان هسته اي ، همگي با ناكامي روبرو مي شدند 0 به محض كشف نوترون دربرخوردهاي هسته اي ، بلافاصله اين ايده سربلند كرد كه هسته اتمي شامل پروتون ونوترون است 0 نخستين بار ، د 0 د0 ايوانكو ، دانشمند شوروي اين فرضيه راپيش كشيد 0

ازهمان ابتداء روشن بود كه جرم نوترون برابرجرم پروتون نباشد ، بسيار به آن نزديك است 0 اين امر ، بلافاصله ، تعبيرواضحي ازاختلافات موجود بين ايزوتوپ هاي همان ويكي عنصرراپيش كشيد 0

همان گونه كه خواهيم ديد ، به هرايزوتوپ مي توان دوعددرانسبت داد ، يكي عددترتيبي درجدول تناوبي عنصرها ، Z است كه برابربا تعداد پروتون درهسته است 0 عددترتيبـــــي ( ياعدد اتمي كه ترتيب اتم هارادرجدول تناوبي نشان مي دهد ) 0 شمارالكترون هاي مربوط به اتم راتعيين مي كند 0 هرگاه چنين باشد ، دراين صورت روشن است كه عدداتمي بايد مسئول رفتارشيميايي عنصرها باشد ( به اين دليل كه واكنش هاي شيميايي شامل هسته ها نمي شوند ) 0

حال ، عددجرمي برابر مجموع تعدادنوترون هاوپروتون هااست 0 بنابراين ايزوتوپ هاي همان ويكي عنصرازنظرتعدادنوترون هادرهسته با هم فرق دارند 0

آزمايش هاي بسياردقيق ، خصيصه هاي هردوذره كه هسته اتمي راتشكيل مي دهند ،

24-

راروشن كرده است 0 جرم پروتون برابر 10 *6726/1 گرم است كه 1836 مرتبه پــرجـــرم

ترازالكترون است 0 پروتون داراي اسپين ---- است 0 ممان مغناطيسي نــوترون مخــالف

2

23-

اسپين است و برابر 10*966/0 واحد درسيستم سانتي متر – گرم – ثانيه است 0

اسپين وممان مغناطيسي هسته هاي اتمي به روش هاي گوناگون مورد بررسي قرار ميگيرنـد

از طيف نگاري اپتيكي ، طيف نگاري راديويي ،بررسي هاي انحراف ستون ذره هادر ميدان مغناطيسي ناهمگن استفاده مي شود 0 اصول كلي اين روش ها در كتاب ســوم ايـن ســري

" الكترون " ، و دربخش هاي پيشين كتاب فعلي بحث شده است 0 ما دراين جا صرفا" به ارائه واقعيت هاي بنيادي بسنده مي كنيم كه درچند دهه گذشته گروه بزرگي ازفيزيك دانان به آن دست يافتند 0

بيش ازهرچيز ، من ميل دارم تاكيد كنم كه قانون هاي فيزيك كوانتمي مربوط به ممان ممونتم ( ياگشتاورزاويه اي ) درمورد تمام ذره هاصدق پيدا مي كند 0 بنابراين درموردهسته اتمي ، مي توان فرمولي به قرارزيربراي گشتاورزاويه نوشت :

در اين جا ، كميت - ، ثابت پلانك است كه درهمه فرمول هاي فيزيك كوانتمي با آن روبرو مي شويم 0

معمولا" ، اسپين همان پارامتر h است ونه اين بيان ، نظريه به صراحت مي گويدوآزمايش به

1 3

طورنماياني نشان مي دهد كه اسپين هر ذره بايد معادل 0 ، ----- ، 1 ، ----- و الي آخر

2 2

باشد 0

بامروري برجدول مقداراسپين هسته هاي گوناگون ( كه به ياري آزمايش هاي گوناگوني به دست آمده است ) 0 شماري نظام هاي جالب را مي يابيم 0 بيش از هرچيز ، درهسته اي به تعداد زوج پروتون ها ونوترون ها ، اسپين هسته معادل صفر است .

تعداد نوكلئون ها ( يعني ذره هاي هسته اي ) كه مضربي از چهاراست ، ظاهرا نقش بسياربزرگي ايفاء مي كند 0 دربسياري موردها ( بااين وجود كه نه درهمه موردها) ، اسپين هسته اتمي رامي توان از قرارزير به دست آورد :

1 نزديكترين عدد مضرب 4 به عدد جرمي A رابيرون بكشيد ، اختلاف را در --- ضرب كنيد

2 1

براي مثال درليتيم با عددجرمي 6 ، اسپين برابر ---- * 2 = 1 است ، درليتيم – 7 آن برابر

2

3 3

----- و در بورون – 10 آن برابر 1 است ودربورون – 11 آن برابر ----- است 0

2 2

قانون بيش ازهرچيزي ، بديهي است : هسته هايي با عدد جرمي –A زوج داراي اسپين با عددكامل ( صحيح ) هستند يا اسپين آن ها صفر است 0 هسته هايي باعددجرمي A فـــرد

1

داراي اسپين معادل با مضرب ---- هستند 0

2

اصل استثناء ( خروج ) پولي را هم درمورد پروتون ها وهم نوترون ها هسته مي توان به كارگرفت 0 دو ذره مانندهم تنها مي توانند به شرطي همان سطح انرژي را اشغال كنند ( در همان سطح باقي بمانند ) كه اسپين ها آنها مخالف هم باشد 0 از آن جا كه نوترون و پروتون ذره هاي متفاوتي هستند ، يك سطح مي تواند دوپروتون و دونوترون را درخود جاد هد 0 درايـن گروه فشرده بااسپين صفر ما اتم هليم را استنباط مي كنيم ( كه همان ذره آلفا باشد )