در جهان همه چیز از اتم ساخته شده است. اتمهای مختلف در کنار هم قرار می‌گیرند و مولکول‌های مختلف را تشکیل می‌دهند. هر اتمی که در طبیعت پیدا می‌شود، 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 می‌توان در طبیعت پیدا کرد به اضافه عناصری که به دست بشر ساخته شده است.

درون هر اتم می‌توان سه ذره ریز پیدا کرد: پروتون، نوترون و الکترون.

پروتون‎ها در کنار هم قرار می‌گیرند و هسته اتم را تشکیل می‌دهند، در حالی که الکترون‎ها به دور هسته می‌چرخند.

پروتون بار الکتریکی مثبت و الکترون بار الکتریکی منفی دارد و از آنجا که بارهای مخالف، یکدیگر را جذب می‌کنند، پروتون و الکترون هم یکدیگر را جذب می‌کنند و همین نیرو، سبب پایدار ماندن الکترون‎ها در حرکت به دور هسته می‌گردد. در اغلب حالت‌ها 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 می‌کنند .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 می‌گیرد )

تعداد پروتون‌های هسته، نوع اتم را مشخص می‌کند. 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 می‌شوند،AL27 یا آلومینیوم 27 نامیده می‌شوند. عدد 27 نشان دهنده جرم اتمی است که مجموع تعداد پروتون‎ها و نوترون‌های هسته را نشان می‌دهد.

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 می‌شود.

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 می‌دهد. شکل های مختلف اتم، ایزوتوپ نامیده می‌شوند. 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 از لحاظ فیزیکی خصوصیات یکسانی دارند و هر دو پایدارند ولی از لحاظ شیمیایی متفاوتند.

اتم‌های ناپایدار

تا اوایل قرن بیستم، تصور می‌شد تمامی اتم‌ها 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.

رادیواکتیوبدان معنی است که هسته اتم از خود تشعشع ساطع می‌کند.

در برخی عناصر مشخص، به طور طبیعی همه ایزوتوپ‌ها رادیواکتیو هستند.

اورانیومبهترین مثال برای چنین عناصری است که علاوه بر رادیواکتیویته زیاد سنگین ترین عنصر رادیواکتیو هم هست که به طور طبیعی یافت می‌شود. علاوه بر آن، هشت عنصر رادیواکتیو طبیعی هم وجود دارند که عبارتند از پولوتونیوم، استا تین، 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 خودبه‎خودی به یک عنصر دیگر تبدیل می‌شود. این واپاشی معمولاً از سه راه زیر انجام می‌شود:

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 می‌کنند هم می‌توانید از ادامه مطلب سر در آورید!

در این فرآیندها چهار نوع تابش رادیواکتیو مختلف تولید می‌شود:

1- پرتو آلفا

2- پرتو بتا

3- پرتو گاما

4- پرتوهای نوترون

برای اینکه بدانید چگونه، اینجا را بخوانید!

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 آور 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 اتم‌ها منجر به جداسازی الکترون‌ها از لایه ظرفیتشان می‌شود. از دست دادن الکترون‎ها، مشکلات زیادی از جمله مرگ سلول‌ها 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 می‌توانند 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 می‌توان با یک ورقه فویل آلومینویم یا پلکسی گلاس متوقف کرد.

پرتوهای گاما همانند اشعه X فقط با لایه های ضخیم سربی متوقف می‌شوند. 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 می‌شوند. پرتوهای گاما و پرتوهای نوترون به دلیل همین قدرت نفوذ بالا می‌توانند اثرات بسیار وخیمی بر سلول های موجودات زنده بگذارند، تأثیراتی که گاه تا چند نسل ادامه خواهد داشت.

فهرست مطالب: 

مقدمه

اتم و هسته

ایزوتوپ ها

یکاهای فیزیک هسته ای

جرم های اتمی (u) بعضی از ایزوتوپها

جرم و بار پروتون ، نوترون و الکترون

کاستي جرم و انرژي بستگي

نيروهاي هسته اي و ترازهاي انرژي

و...

فصل اول: نیروی بین نوکلئون ها

بعضی از خواص نیروی نوکلئون – نوکلئون

دوترون