ساختار هسته

ساختار هسته
ما به عنوان یک شیمیدان در مورد ساختار هسته چه می دانیم؟
در جهان هستی چهار نیرو شناخته شده است.
۱_ گرانشی
۲_ الکترومغناطیس
۳_ هسته ای کوتاه برد یا هسته ای قوی
۴_ نیروی هسته ای ضعیف
  
نیروی گرانشی را تا حدود زیادی می شناسیم و آنرا با قوانین کلاسیک نیوتن بررسی می کنیم و امروزه برای توجیه آن از نظریه نسبیت عام انشتین و انحنای فضا استفاده می کنیم.
بانیروی الکترومغناطیسی و جاذبه و دافعه بارهای مثبت و منفی هم آشنایی داریم
می دانیم که هسته از ذراتی به نام پروتون با بار مثبت و نوترون خنثی تشکیل شده اند، به این ذرات نوکلیون می گوییم. نیروی دافعه بین بارهای مثبت پروتون ها آنها را از همدیگر می راند و نیروی گرانشی هم آنقدر قوی نیست که آنها را کنار هم نگه دارد زیرا جرم آنها بسیار کم است.
چه نیرویی می تواند پروتونها و نوترون ها را در کنار هم محکم نگه دارد ؟
نیروی هسته ای این ذرات را در کنار هم نگه می دارد. نیروی هسته ای بسیار کوتاه برد است، یعنی تنهابین نوکلیون هایی که به فاصله کم(۱۰E-3pm)از یک دیگر مقدار قابل ملاحظه ای دارد.نیروی هسته ای بین دو پروتون در فاصله کم بسیار قویتر از نیروی رانشی بین آنهاست. از اینرو به آن نیروی قوی می گویند.
هر چه هسته یک اتم بزرگتر شود، نیروی هسته ای ضعیف ترمی شود و در هسته های بزرگ نیروی رانشی بر هسته ای می تواند غلبه کرده و باعث واپاشی شود تا هسته ی کوچکتر پایدارتر تشکیل گردد.
ذرات زیر اتمی که ما آنها را به سه دسته الکترون، پروتون و نوترون تقسیم می کنیم در واقع دو دسته ای اصلی هستند.
۱_ لپتون ها
۲_ هادرون ها
لپتونها در واقع ذره ای بنیادی هستند، یعنی خود از ذرات کوچکتر تشکیل نشده اند . الکترون شناخته شده ترین آنهاست. در هسته, الکترون وجود ندارد اما هسته می تواند الکترون گسیل کند.
هادرون ها از ذرات کوچکتری ساخته شده اند. پروتونها و نوترون ها شناخته شده ترین هادرون هستند.
برای هر ذره یک پاد ذره یا ضد ذره وجود دارد یا باور بر این است که وجود داشته باشد. این پاد ذره تصویر آینه ای ذره است. پاد ذره الکترون ، پوزیترون است. تمام ویژگیهای الکترون را دارد اما بار آن مثبت است.
پوزیترون ها ذرات معمول و متداول نیستند، آنها تا وقتی وجود دارند که با الکترون برخورد نکرده باشند. اما احتمال برخورد بسیار محتمل است. هنگام برخورد دو ذره منهدم شده و انرژی تولید می شود.
تذکر این مطلب جلب است که یک ذره وجود دارد که پاد ذره ی خودش است. این ذره پیون خنثی نام دارد.
چند لپتون دیگر یا ذره بنیادی دیگر وجود دارد. برای اینکه برخی از انواع معین واپاشی توجیه شود، وجود یک ذره ی خنثی به نام نوترینو مسلم فرض شده است. نوترینو اساسا بدون جرم است. میون و تا دو ذره بنیادی دیگرند. هر دو آنها بسیار پر جرم تر از الکترون هستند. یک نوترینو برای میون و برای تا کشف شده است. پاد ذره های همه این ذرات وجود دارد.
انرژی میون و تا از الکترون بیشتر است. انرژی تا از میون هم بیشتر است.
هادرونها به دو گروه تقسیم می شوند،مزونها و باریونها.
پروتونها و نوترون ها و تعدادی از ذرات با عمر کوتاه باریون هستند.
چند نوع مزون هم وجود دارد.
پیونها، کیونها و ذرات با عمر کوتاه
مزونها و باریونها از ذرات کوچکتری به نام کوارک تشکیل شده اند.
شش نوع کوارک وجود دارد.
بالا، پایین،زیبا، عجیب، سر و ته.
این نامها تنها برچسب تشخیص هویت کوارکها هستند و هیچ چیز دیگری را نشان نمی دهند.
هر کوارک به سه رنگ آبی، سرخ و سبز در می آید. برچسب رنگ ففط اشاره یک خاصیت ممیزه آنهاست نه به صورت ظاهرشان.
هر کوارک یک پاد کوارک دارد.
باریونها از سه کوارک، هر یک با رنگی متفاوت، ترکیب یافته اند.
مزونها مرکب از یک کوارک و یک پاد کوارک از رنگ مکملند.
این باور حاصل شده است که کوارکها با مبادله ذراتی به نام گلویون به هم متصل شده اند.
هشت نوع گلویون وجوددارد که هر یک با یک رنگ و یک پاد رنگ مشخص می شوند.
به شیوه ی مشابهی، نوکلیونها با مبادله پبونها به هم متصل می شوند.

یک فرضیه وجود دارد که می توان از هیچ ماده خلق کرد، در این حالت یک ماده و یک ضد ماده پدید می آید. اگر این دو با هم برخورد کنند هردو نابود می شوند