تحقیق در مورد نوترون

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 3 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

نوترون

نوترون یکی از ذرات هسته‌ای اتم است. نوترون دارای بار الکتریکی خنثی است و به همراه پروتون در داخل هسته اتم اصل جرم اتم را تشکیل میدهند.

از هیدروژن (۱ پروتون) تا کلسیم (۲۰ پروتون) تعداد آن با تعداد پروتون یکی هست و از آن بالاتر در جدول تناوبی تعدادش بیشتر می‌شود. جرم مطلق ۲۷- ۱۰ × ۱٬۶۷۴۸۲ کیلوگرم و جرم نسبی آن ۱٬۰۰۸۶۶۵۴۱ است.

جیمز چدویک در سال ۱۹۳۲ نوترون را، که رادرفورد در سال ۱۹۲۰ وجود آن را پیش‌بینی کرده بود، کشف کرد.پروتن‌ها ذراتی مثبت هستند و به شدت همدیگر را دفع می‌کنند علت اینکه پروتون‌ها همدیگر را دفع نمی‌کنند نوترن‌ها هستند. نوترون ذره‌ای ناپایدار است و عمر متوسط آن ۹۱۸ ثانیه است که به پروتون، الکترون و نوترینو واپاشیده می شود. به این واپاشی، واپاشی بتا می‌گویند اتمی که پرتوی بتا تابش می‌کند چون یک پروتون به پروتون‌هایش اضافه می‌شود به عنصر بالاتر سلف می‌کند در همه اتم‌ها اینگونه نیست زیرا اصل طرد پائولی برای اتم‌هایی که تعداد نوترون‌هایش کمتر از ۱٫۵ برابر پروتون‌هاست اجازه واپاشی نمی‌دهد.

چادویک چگونه نوترون را کشف کرد؟

در سال 1920 رادرفورد اظهار داشت که پروتون درون هسته ممکن است دارای یک الکترون باشد .در چنین صورتی این الکترون چنان محکم به آن بسته شده است که یک ذره ی خنثی ایجاد کرده است. رادرفورد حتی برای این ذره‌ی فرضی نام نوترون (به معنای خنثی) راپیشنهاد کرد . تحقیق در یافتن نوترون تا سال 1932 به دو دلیل نامؤفق ماند .اول آنکه دانشمندان نمی توانستند ماده ی طبیعی بیابند که گسیل کننده ی نوترون باشد و دیگر آنکه روش هایی که برای آشکارسازی ذرات اتمی به کار برده می شد ، همگی به آثار بار الکتریکی ذرات بستگی داشت.

در سال 1930 بث و بکر دریافتند که وقتی نمونه هایی از بور یا بریلیم با ذرات آلفا بمباران شوند، تابش هایی از آنها گسیل می شود که در آن وقت به نظر می رسید که از نوع پرتوهای گاما هستند زیرا این پرتوها فاقد بار الکتریکی بودند . فردریک ژولیو و ایرن کوری به بررسی جذب تابش مذکور در پارافین پرداختند(پارافین ماده ی غنی از هیدروژن است) . آنها دریافتند که تابش حاصل ا زبریلیم وقتی به پارافین برخورد می کند، تعداد بسیاری هسته ی هیدروژن (پروتون) از پارافین می راند .چادویک به مطالعه ی انرژی پروتون های رانده شده پرداخت و بر اساس قوانین پایستگی و اندازه حرکت در فیزیک کلاسیک ، این فرض را بنا نهاد که ماهیت تابش حاصل از بمباران بریلیم نوترونی است که بار صفر و جرم برابر یک دارد . به عبارت دیگر وقتی بریلیم با ذره ی آلفا بمباران شود ، واکنش هسته ای صورت می گیرد و نوترون تولید می‌شود:

وقتی نوترون ها به درون پارافین راه می یابند، گاه و بی گاه با هسته های هیدروژن برخوردهای رودرو پیدا می کنند و به دلیل یونشی که ایجاد می کنند پروتون هایی پس زده مشاهده می شود . چنین نوترون هایی بنا به فرض چادویک به علت آنکه بار الکتریکی ندارند می توانند در اجزای ماده ی متراکمی همچون سرب نفوذ کنند بدون آنکه انرژی خود را از دست بدهند .

از سال 1932 به بعد درباره ی خواص و برهم کنش بین نوترون ها و اتم ها پژوهش های بسیاری به عمل آمده و شاخه ای به نام فیزیک نوترونی بوجود آمد . فیزیک نوترونی با تولید نوترون ها ، آشکارسازی آنها و برهم کنش آنها با هسته های اتمی و با ماده ی توده ای سروکار دارد .این پژوهش ها در میان پژوهش های دیگر به کشف شکافت هسته ای انجامید .

مقاله چادویک چگونه نوترون را کشف کرد

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 5

سرجیمز چادویک کاشف نوترون

فیزیکدان بریتانیایی (۱۹۶۴-۱۸۹۱)Sir James Chadwickفیزیک نوترون ۱۹۳۵چادویک در Maccles Field به دنیا آمد و در دانشگاه منچستر به تحصیل پرداخت. در ۱۹۹۱ فارغ التحصیل شد و به عنوان دانشجوی فوق لیسانس زیر نظر ارنست رادرفورد (E.Rutherford) به کارش ادامه داد. در ۱۹۱۳ به منظور کار زیر نظر هانس گایگر (H.Geiger)، مخترع شمارشگر گایگر، رهسپار لیپزیک شد. در آنجا کار وی این بود که طیف اشعه بتای صادر شده به وسیله اجسام رادیواکتیو مختلف را که اساساً متفاوت به نظر می رسیدند، مطالعه کند. این تفاوت به این خاطر بود که طیف آنها توزیع پیوسته ای از انرژی های حرکتی را نشان می داد که تقریباً از صفر تا مقادیر نسبتاً زیاد را در برمی گرفت. هنوز چیزی از آغاز فعالیت وی نزد گایگر نگذشته بود که خود را چنان یک بیگانه و دشمن یافت. کار او در پاییز همان سال ۱۹۱۴ کامل و برای انتشار آماده بود که ناگهان جنگ جهانی اول در گرفت و او به عنوان دشمن توقیف و در تمام مدت جنگ به اردوگاه های اسرای جنگی اعزام شد. او در این مدت سرما و گرسنگی را تحمل کرد. با این حال با کمک های والتر نرنست (W.Nernst) اجازه یافت تا پژوهش های مقدماتی خود را دنبال کند. وی در بازگشت به انگلستان در ۱۹۱۹ از سوی رادرفورد برای همکاری با دانشگاه کمبریج فراخوانده شد و از ۱۹۲۱ تا ۱۹۳۵ به عنوان دستیار مدیر پژوهش های آزمایشگاه کاوندیش به خدمت پرداخت. در این فاصله بود که چادویک بزرگ ترین اکتشاف خود یعنی کشف نوترون ها را در ۱۹۳۲ به ثمر رسانید. تا پیش از این کشف، فیزیکدانان تنها انتظار وجود دو نوع ذره بنیادی پروتون (P) با بار الکتریکی مثبت و الکترون (e) با بار الکتریکی منفی را داشتند. و بر همه روشن بود که این دو ذره نمی توانند در تبیین تمامی پدیده های اتمی مشاهده شده کفایت کنند. برای مثال هسته اتم کربن که وزن اتمی آن ۱۲ است باید ۱۲ پروتون داشته باشد اما چون بار هسته کربن فقط ۶ است باید ۶ بار الکتریکی منفی نیز داشته باشد و فرض بر این بود که بارهای منفی به وسیله ۱۶ الکترون فراهم می شود که به ۱۲ پروتون پیوسته اند تا یک هسته اتم کربن را تشکیل دهند. با تمامی اینها فرض وجود الکترون ها در هسته به لحاظ نظریه کوانتوم به مشکلات بزرگی منتهی می شد. رادرفورد در ۱۹۲۰ راه حل مشابهی را مبنی بر وجود پروتون های بدون بار مطرح ساخت. با این فرضیه اصلاً لزومی نداشت که الکترون ها درون هسته اتم وجود داشته باشند و ترکیب هسته کربن مثلاً می توانست چنین نوشته شود: ۶ نوترون + ۶ پروتون = ۱۲ C. از این رو در ۱۹۲۵ برنامه مفصلی در آزمایشگاه کاوندیش به راه افتاد که موضوع آن بیرون کشیدن نوترون ها از هسته بعضی از عناصر سبک و در نتیجه اثبات وجود آنها بود. اما چون نتایج آزمایش منفی بود، برنامه متوقف شد و اثبات وجود نوترون ها چند سالی به تاخیر افتاد. در پی همین آزمایشات چادویک در طول دهه ۱۹۲۰ کوشید تا با بمباران هسته اتم آلومینیوم توسط ذرات آلفا (هسته هلیم)، نوترون ها را کشف کند. گزارش بسیار نویدبخشی که در ۱۹۳۰ به اطلاع رسید حکایت از آن داشت که بمباران هسته اتم بریلیم با ذرات آلفا منجر به تولید پرتوهای بسیار نافذی می شود. در ۱۹۳۲ بود که ایرن و فردریک ژولیت کوری دریافتند که عناصر سبکی مانند بریلیم هنگامی که با ذرات آلفای سریع حاصل از پلوتونیوم بمباران شوند، تابش بسیار با نفوذی گسیل می دارند. این تابش با میدان مغناطیسی منحرف نمی شود اما وقتی از موم پارافینی می گذرد سبب بیرون اندازی پروتون هایی می شود که سرعت بسیار زیادی دارند. اما کوری ها نتوانستند توضیح رضایت بخشی برای توان نفوذ و انرژی زیاد تابش مذکور فراهم آورند. آنها حدس می زدند که چنین پرتوهایی احتمالاً از پرتوهای گاما، پرتوهای الکترومغناطیسی با طول موج بسیار کوتاه، تشکیل می شوند. چادویک نشان داد که پرتوهای گاما، پروتون ها را گسیل نمی دارند بلکه این نتیجه تنها در صورتی قابل تبیین است که ذرات گسیل شده جرم تقریباً مشابهی با پروتون ها اما بدون بار الکتریکی داشته باشند. این ذرات همان نوترون ها بودند. بدین ترتیب چادویک به خاطر این اکتشاف برنده جایزه نوبل فیزیک سال ۱۹۳۵ شد. در سال ۱۹۳۶ بین چادویک که آرزوی ساخت یک سیکلوترون را در آزمایشگاه کاوندیش در سر می پروراند و رادرفورد که به شدت با تمامی پروژه هایی از این دست مخالف بود، اختلاف نظرهایی درگرفت و بدین ترتیب بود که چادویک تصمیم گرفت که کرسی استادی فیزیک دانشگاه لیورپول را که به وی پیشنهاد شده بود، بپذیرد. و در آنجا بود که وی نخستین سیکلوترون بریتانیا را ساخت. و هنگام شروع جنگ جهانی دوم برای حمایت از ادعای اوتوفریش (O.Frisch) و رادولف پیرلز (R.Peierls) مبنی به امکان ساخت بمب اتمی آماده بود. در نتیجه طی جنگ بیشتر وقت خود را به عنوان رئیس هیأت بریتانیا برای پروژه منهتن در آمریکا گذرانید. او به خاطر انجام این خدمات در ۱۹۴۵ مفتخر به دریافت لقب سر شد و در ۱۹۵۸ به کمبریج بازگشت و به عنوان استاد کالج گوتویل تا هنگام بازنشستگی در ۱۹۵۸ به کار خود ادامه داد.

چادویک چگونه نوترون را کشف کرد؟

در سال 1920 رادرفورد اظهار داشت که پروتون درون هسته ممکن است دارای یک الکترون باشد .در چنین صورتی این الکترون چنان محکم به آن بسته شده است که یک ذره ی خنثی ایجاد کرده است. رادرفورد حتی برای این ذره‌ی فرضی نام نوترون (به معنای خنثی) راپیشنهاد کرد . تحقیق در یافتن نوترون تا سال 1932 به دو دلیل نامؤفق ماند .اول آنکه دانشمندان نمی توانستند ماده ی طبیعی بیابند که گسیل کننده ی نوترون باشد و دیگر آنکه روش هایی که برای آشکارسازی ذرات اتمی به کار برده می شد ، همگی به آثار بار الکتریکی ذرات بستگی داشت.

در سال 1930 بث و بکر دریافتند که وقتی نمونه هایی از بور یا بریلیم با ذرات آلفا بمباران شوند، تابش هایی از آنها گسیل می شود که در آن وقت به نظر می رسید که از نوع پرتوهای گاما هستند زیرا این پرتوها فاقد بار الکتریکی بودند . فردریک ژولیو و ایرن کوری به بررسی جذب تابش مذکور در پارافین پرداختند(پارافین ماده ی غنی از هیدروژن است) . آنها دریافتند که تابش حاصل ا زبریلیم وقتی به پارافین برخورد می کند، تعداد

تحقیق در مورد تولید نوترون

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 2 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

تولید نوترون

علوم طبیعت > فیزیک > فیزیک هسته ‌ای > فیزیک ذرات بنیادی

(cached)

دیدکلی

نوترونهای آزاد به علت کوتاه بودن نیم عمرشان ، در طبیعت وجود ندارند و بایستی بطور مصنوعی تولید شوند. یک روش ساده برای تولید تونرون جداکردن آن از هسته‌هایی است که انرژی همبستگی نوترون در آن هسته‌ها کم است. نوترون را از طریق شتابدهنده‌ها و راکتورهای تحقیقاتی نیز می‌توان تولید کرد.

تولید نوترون بوسیله واکنشهای هسته‌ای

واکنشهای نوترون - آلفا

در این واکنش هسته توسط ذرات آلفا که معادل با هلیوم 4 است، بمباران می‌شود. ممکن است که این واکنش انرژی زا یا انرژی گیر باشد.

AzX+42He →z+2XA+3+n+Q

در این رابطه Q انرژی واکنش است که اگر مثبت باشد، واکنش انرژی زا و اگر منفی باشد، انرژی گیر خواهدبود. همچنین n تعداد نوترون و X هسته هدف است.

واکنشهای نوترون - دوترون (n و d)

هسته توسط دوترون (هیدروژن سنگین) بمباران شده و نوترون حاصل می‌شود. تقریبا تمام واکنشهای نوترون دوترون ، انرژی زا هستند.

AzX+21He →z+1XA+1+n+Q

واکنشهای نوترون - پروتون (n و p)

در این واکنش هسته توسط پروتون (اتم هیدروژن) بمباران شده و نوترون حاصل می‌شود. تمام واکنشهای نوترون پروتون با هسته‌های پایدار ، واکنش انرژی گیر هستند.

AzX+11He →z+1XA+n+Q

واکنشهای نوترون - گاما (n و γ)

این واکنش همان اثر فوتون روی هسته است.

AzX+γ →zXA-1+n+Q

چشمه‌های نوترون حاصل از شکافت

بعضی از هسته‌های سنگین ، عمل شکافت را خودبخود انجام می‌دهند. از آنجا که در هر شکافت چند نوترون تولید می‌شود، لذا این هسته‌ها می‌توانند به عنوان چشمه‌های نوترون بکار برده شوند.

تولید نوترون بوسیله شتاب دهنده‌ها

به عنوان چشمه‌های نوترون ، شتابدهنده‌ها مزیتهایی نسبت به چشمه‌های رادیواکتیو (تولید نوترون توسط واکنشهای هسته‌ای) دارند که عبارتند از :

شدت قابل حصول آنها چندین برابر چشمه‌های رادیواکتیو است.

نوترونهای تک انرژی را با هر انرژی دلخواه عملا می‌توان با یک جداکنندگی خوب تولید کرد. لذا بر اساس این ویژگیها می‌توان انواع مختلف شتابدهنده‌ها را ساخت.

نوترونهای تک انرژی را می‌توان در اثر واکنش (n و p) و (n و d) با شتاب دادن پروتونها و دوترونها در شتابدهنده وان دوگراف تولید کرد.

واکنش (n و d) یک واکنش کاملا مفیدی در انرژی کم دوترون (کمتر از یک مگا الکترون ولت) ، برای هسته‌های هدف دوتریوم ، لیتیم ، برلیوم و تریتیوم است. در ترکیب با شتابدهنده‌های ساده که انرژی آنها کم است و جریان نسبتا زیادی تولید می‌کنند، این واکنشها باعث تولید چشمه‌های نوترون قوی پیوسته و یا پالسی می‌گردند.

در صورتی که اشعه تابش ترمزی حاصل از شتابدهنده‌های خطی الکترون برای تولید واکنشهای (n و γ) بکار برده شوند، چشمه‌های نوترون پالسی فوق‌العاده قوی می‌توانند، تولید گردند.

تولید نوترون در راکتورهای تحقیقاتی

نوترون را می‌توان از طریق شکافتهای حاصل در راکتور تحقیقاتی نیز تولید کرد. یک نوع راکتور تحقیقاتی به قدرت حرارتی 10 مگاوات را در نظر می‌گیریم. چون در هر شکافتی در حدود 200 مگا الکترون ولت انرژی آزاد می‌شود، درحدود 3x1017 شکافت در ثانیه اتفاق می‌افتد. با توجه به اینکه در هر شکافت درحدود 2.5 نوترون تولید می‌شود. در نتیجه درحدود 5.7x1017 نوترون در هر ثانیه در این راکتور تولید می‌گردد.

یک ذره زیر اتمی بدون بار الکتریکی که بهمراه پروتون هسته اتمها را تشکیل می دهد.جیمز چادویک نوترون را در سال 1932 کشف کرد.درحالیکه در هسته قرار دارد پایداراست ولی زمانی که مستقل باشد با نیمه عمر 12 دقیقه به پروتون الکترون وآنتی نوترینو تبدیل می شود.جرم آن 1.674929 ضربدر ده بتوان منفی 27 است.