يهتم دارسو الفيزياء بدراسة النواة ومكوناتها والترابطات بين هذه المكونات، وتسمى هذه المجالات الدراسية بالفيزياء النووية، ويقدم موقع الموسوعة بحثًا حول النواة ومكوناتها والترابطات المتواجدة بينها وتطبيقات أبحاث الفيزياء النووية.
بحث عن النواة وأهم مكوناتها
تعريف النواة
يمكن تعريف النواة بأنها الجزء الأكبر في الذرة، حيث تتكون الذرة من النواة الموجبة والإلكترونات السالبة التي تدور حولها، وتتميز النواة بكثافتها العالية بالمقارنة مع الإلكترونات، وتحمل شحنة موجبة، وتتكون من نوعين من الجسيمات: البروتونات التي تحمل شحنة موجبة، والنيترونات التي تكون متعادلة الشحنة، وبذلك تكون الذرة متعادلة الشحنة بسبب تواجد النواة الموجبة والإلكترونات السالبة.
اكتشف العلم الحديث معلومات أكثر دقة حول الذرة وبالتالي النواة، حيث أشار العلماء إلى أن قطر النواة يتراوح بين 1.75 فيمتوميتر و15 فيمتوميتر، ويتوقف ذلك على نوع الذرة، فمثلاً، يصل قطر نواة الهيدروجين الصغيرة إلى نحو 1.75 فيمتوميتر، بينما يصل قطر نواة اليورانيوم الكبيرة نسبيًا إلى ما يقرب من 15 فيمتوميتر.
مكونات النواة
تتكون نواة الذرة من جسيمات أصغر منها، وهذه الجسيمات تتكون من البروتونات التي تحمل شحنة موجبة والنيترونات التي لا تحمل شحنة، وفيما يلي سنشرح هذه الجسيمات بتفصيل أكبر.
البروتون Proton
يعد البروتون هو الجزء الأساسي في النواة، وهو الذي يمنح الذرة توازنها، حيث تكون الإلكترونات سالبة الشحنة والنيترونات متعادلة الشحنة، كما أنه السبب في أن النواة تحمل شحنة موجبة.
كان الاعتقاد السائد بين الفيزيائيين الأوائل أن البروتون هو جسمٌ أولي، وأنه لا يمكن تقسيمه إلى أجزاء أصغر منه، ولكن هذا الاعتقاد تغير بسرعة مع اكتشافات الفيزياء الحديثة.
تقدر شحنة البروتون في نواة الذرة بنحو (1.6 × 10^-19) كولوم، وبالطبع البروتون يكون لديه كتلة أكبر من الإلكترون وقد تقدر بنحو 1800 ضعف.
النيترون Neutron
تنبأ العالم رذرفورد بوجود النيترونات في نواة الذرة في عام 1920، وتم اكتشاف وجودها بالفعل من قبل عالم آخر يدعى تشادويك في عام 1932، والنيترونات هي جسيمات متعادلة الشحنة موجودة في النواة، وتشكل كتلة النيترونات أكثر من نصف كتلة النواة، وتزن (1.6749×10-27) كيلو غرام.
تتألف النيترونات من جسيمات أولية تُدعى بالكواركات، ويحتوي النيترون عادةً على ثلاثة كواركات، ويتواجد كوارك واحد في الجزء العلوي واثنان في الجزء السفلي من النيترون.
الفزياء النووية Nuclear physics
تُختص الفيزياء النووية بدراسة النواة ومكوناتها والعلاقات النووية داخل النواة، بينما تهتم الفيزياء الذرية بدراسة الذرة ككل وما يحدث داخلها من تفاعلات. وبالتالي، فإن هناك اختلاف بين هذين النوعين من الفيزياء، ولذا يجب الانتباه إلى التمييز بينهما.
تعود بعض الاختراعات والتطبيقات العلمية إلى الفيزياء النووية، والتي سنناقشها في العنصر التالي.
تطبيقات الفيزياء النووية
هناك العديد من المجالات التي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالفيزياء النووية، وتشمل هذه المجالات ما يلي:
- التصوير بالرنين المغناطيسي.
- التأريخ بالكربون المشع.
- الهندسة النووية.
- الطب النووي.
- الفيزياء الفلكية النووية.
- الأسلحة النووية.
- الانشطار النووي وتوليد الطاقة.
ما زال العلم في مراحل تطوره المتقدمة، ولا نعرف ما هي النتائج التي سيؤدي إليها اكتشاف علم الفيزياء النووية وتطبيقاته المتواصلة. فهو علم غني وشامل، يرتبط بكل العلوم الأخرى ويستفيد منها ويفيدها في النواحي النظرية والعملية. ويؤدي ذلك إلى ابتكارات وتقنيات جديدة تساعد على تطوير الإنسانية بشكل حديث ومتطور.
