Fizika bërthamore

Fizika bërthamore apo Fizika nukleare është pjesa e fizikës e cila merret me studimin e bërthames atomike dhe grimcave subatomike. Aplikimi më i përhapur i fizikës bërthamore është gjenerimi i fuqisë bërthamore, por hulumtimet kan çuar në aplikimin në shumë fusha, përfshirë mjekësinë bërthamore dhe rezonancën magnetike, armët bërthamore, implantin jonik në inxhinierinë materiale, si dhe në gjeologji dhe arkeologji.

Fusha e fizikës parciale ka evoluar nga fizika bërthamore dhe është tipikishit e ngjitur në assocacion të ngushtë me fizikën bërthamore.

Historia

Historia e fizikës bërthamore si disiplinë e dallueshme nga fizika atomtike fillon me zbulimin e radioaktivieteti nga Henri Becquerel në 1896, derisa hulumtimet fosforoshente në kripërat uranike.^[1] Zbulimi i elektronit nga J. J. Thomson^[2] një vit më vonë ishte një shenjë se atomi ka strukturë të brendshme.

Në vitin pasues, radioaktiviteti u hulumtua intensivisht, kryesisht nga Pierre dhe Maria Kiri dhe nga Ernest Rutherfordi me bashkëpunëtorë. Në fund të shekullit, fizikantët zbuluan tri tipi të rrezatimit nga atomi që u quajtën alfa, beta dhe gama. Eksperimentet nga Otto Han në vitin 1911 dhe nga James Chadwik në vitin 1914 zni;iam se shkatërrimi i spektrit beta ishte më i vazhdueshëm sesa diskret. Kjo do të thotë se elektronet nxirreshin nga atomi me një rang të vazhdueshëm të energjisë, më tepër se sasia diskrete e energjisë që vëzhgohej në shkatërrimet alfa dhe gama. Ky ishte një problem për fizikën bërthamore të asaj kohe, sepse dukej sikur ndikonte në energjinë që nuk konservohej në këeto shkatërrime.

Çmimi Nobel për Fizikë në vitin 1903 iu dha Becquerelit për zbulimet e tij dhe Pierre dhe Maria Kirit për hulumtimet e tyre në radioaktivitet. Rutherfordi more Çmimin Nobel për Kimi në vitin 1908 për "hulumtimet në disintegrimin e elementeve të substancave radioaktive".

Në vitin 1905, Albert Einstein formuloi idenë e ekuivalencës masë-energji. Derisa puna në radioaktivitet nga Becquereli dhe Maria Kiri daton aty, një shpjegim i burimit të energjisë së radioaktiviteti zbulohet më vonë duke bërë të ditur se bërthama përbëhet nga nukleonet.

Bërthama e Atomit

Artikulli kryesor: Bërthama e atomit

Atomi është grimca më e vogël e elementit kimik, pa marrë parasysh grimcat subatomike që janë përbërëse të bërthames së atomtit dhe shnderrimet e tyre në shumë grimca të tjera subatomike. Atomi si tërësi është neutral dhe përbëhet nga mbështjellsja elektronike negative dhe nga bërthama me ngarkesë pozitive. Në bërthamë është përqendruar pothuajse e gjithë masa (99.95%) e atomit. Pjesën tjetër e përbën masa e elektroneve të mbështjellëses elektronike të po ketij atomi. Përmasat e bërthames janë 10,000 deri në 100,000 herë më të vogla se të atomit. Pra për studimin e atomit bërthama me përmasat e saj mund të merret si pikë materiale e ngarkuar. Energjia qe mban lidhur sistemin e mbeshtjelleses elektronike me berthamen eshte e disa dhjetra miljon elektronovolte(eV), prandaj ndikimi i proceseve ne mbeshtjellesen elktronike është pothuajse i papërfillshëm në strukturën dhe në proceset bërthamore. Pra, në këtë ndryshim të përmasave dhe të energjive që karakterizojnë sistemet atomike dhe ato bërthamore, qëndron dallimi i madh midis dukurive të fizikës bërthamore dhe asaj atomike.

'Madhesitë fizike kryesore që karakterizojnë vetitë e bërthamave atomike të qëndrueshme kanë të bëjnë me:

Përberjen e bërthames
- Numri atomik ose rendor(Z)
- Numri i masës(A)
Vetitë mekanike:
- Masa(M) dhe energjia e bërthames(E)
- Energjia e lidhjes së bërthames(Ee)
- Spini dhe çiftësia
Vetitë elektrodinamike:
- Rrezja e shpërndarjes së ngarkesës.
- Momenti dipolar magnetik.
- Momenti katërpolar elektrik.
Përmasat
- Rrezja e bërthames
Statistika

Vetitë e lartpërmenduar quhen ndryshe dhe veti statike, karakteristika statike kanë jo vetëm bërthamat e qëndrueshme në gjendjet e tyre themelore, por dhe bërthamat e paqendrueshme (nivelet e eksituara dhe gjendjet themelore të bërthamave radioaktive), mjafton që këto të jetojnë në këtë gjendje shumë të gjatë se koha karakteristike bërthamore. Bërthamave radioaktive përveç vetive të mësiperme u shtohet dhe zbërthimi radioaktiv (alfa, beta, gama, neutronik dhe ndarje) perioda e gjysmë zbërthimit, energjia e grimcave qe çlirohen etj. Madhesitë që karakterizojnë vetitë bërthamore gjatë eksitimeve të tyre si gjatë zbërthimit radioaktiv ashtu edhe gjatë reaksioneve berthamore quhen veti dinamike.^[3]

Fizika bërthamore moderne

Një bërthamë e lartë mund të përmbajë qindra nukleone. Kjo do të thotë se me disa aproksimime mund të trajtohet si një sistem i vetem klasik, më tepër sesa një sistem mekanik-kuantik. Në modelin rezultues të rënies së lëngut,^[4] bërthama ka një energji që lind pjesërisht nga tensioni sipërfaqësor dhe pjesërisht nga ripulsimi elektrik i protoneve. Ky model është në gjendje të prodhojë shumë karakteristika të bërthamës, përfshirë trendin gjeneral të energjisë së lidhur me numrin e masës, ashtu si dhe fenomenin e fisionit bërthamor.

Mbivendosja në këtë pikturë klasiske, sidoqoftë, ka efekte mekanike-kuantike, që mund të përshkruhen me anë të modelit bërthamor të guaskës, të zhvilluar kryesisht nga Maria Goeppert Mayer^[5] dhe J. Hans D. Jensen. Bërthama me numër të caktuar të neutroneve dhe protoneve (numrat magjik 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126, ...) janë stabile, sepse guaskat e tyre janë të mbushura.

Shkatërrimi bërthamor

Artikulli kryesor: Radioaktivitet

Radioaktiviteti është proces gjatë se ciles bërthama e ndonjë elementi zbërthehet ne bërthame të ndonjë elementi tjeter dhe gjatë asaj emetohet rrezatim elektromagnetik.

Në vitin 1896 Bekereli duke ounuar në laboratorin e tij, me kripërat e uranit, pas punës qe kreu, i mbështjelli kripërat e uranit dhe i la pas pllakës fotografike. Një ditë më pas Bekereli pa se pllaka fotografike ishte e rrezatuar (e nxirë). Ai njëherë dyshoi se mos kishte të bëje me rrezatimin rentgen (që u zbulua një vit më para), por pas studimit të mëtejshem, u vërtetua se kemi të bëjme me një rrezatim të ri, i cili njëherë u quajt rrezatim i Bekerelit, por pasi u zbuluan disa nga vetitë e tij e morri emrin rezatim radioaktiv. Më vonë Maria Kyri bashkë me bashkëshortin e saj Pjer Kyri, treguan se radioaktiviteti nuk është veti që ishte e pranishme te urani. Edhe toriumi me kompozimet e tij tregonte kësi veti radioaktive. Më vonë u zbulua edhe se kishte 3 lloje të rreyeve radioaktive. Ato quhen alfa, beta dhe gama.

Fusioni bërthamor

Në fusionin bërthamor, dy masa bërthamore të ulëta vihen në kontakt njëra me tjetrën, kështu që një forcë e madhe fokusohet aty. Nevojitet një sasi e madhe e energjisë për forcat e mëdha ose forcat bërthamore për ripulsim elektrik ndërmjet bërthamës në mënyrë që të ngjiten; kështu fusioni bërthamor mund të kryhet vetëm në temperatura të larta ose në shtypje të mëdha. Kur ngjiten bërthamat, një sasi e madhe e energjisë çlirohet dhe bërthama e kombinuar merr një nivel më të ulët të energjisë.^[3]

Fisioni bërthamor

Fisioni bërthamor është procer revers i fusionit. Për bërthama më të larta se nikel-62 energjia e bërthames bie me numrin e masës.

Procesi i shkatërrimit alfa është në esencë një tip i veçantë i fisionit spontan bërthamor. Është një fision i lartë asimetrik sepse katër pjesëzat të cilat e përbëjnë alfën janë veçanërisht të lidhura ngushtë me njëra tjetrën, duke bërë produksion të kësaj bërthame.^[3]

Fisioni ose reaksionet bërthamore zinxhirore, që përdorin neutoret e prodhuara nga fisioni, janë burime të energjisë për fabrikat e fuqisë bërthamore dhe armëve bërthamore të tipit fision, si ato të lëshuara në Hiroshima dhe Nagasaki, Japoni, në fund të Luftës së Dytë Botërore.

Referime

^ B. R. Martin (2006). Nuclear and Particle Physics. John Wiley & Sons, Ltd. ISBN 0-470-01999-9. {{cite book}}: Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)
^ J.J. Thomson (1897) 'The Electrician 39, 104
^ ^a ^b ^c Fizika për studentët e fakulteteve teknike, Rashit Maliqi, Prishtinë
^ J.M.Blatt and V.F.Weisskopf, Theoretical Nuclear Physics, Springer, 1979, VII.5
^ M.G. Mayer, Physical Review 75 (1949) 1969

Bibliografia

Nuclear Physics by Irving Kaplan 2nd edition1962 Addison-Wesley
General Chemistry by Linus Pauling 1970 Dover Pub. ISBN 0-486-65622-5
Introductory Nuclear Physics by Kenneth S. Krane Pub. Wiley
N.D. Cook (2010). Models of the Atomic Nucleus (bot. 2nd). Springer. fq. xvi & 324. ISBN 978-3-642-14736-4. Arkivuar nga origjinali më 22 prill 2012. Marrë më 23 dhjetor 2015. {{cite book}}: Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)
Ahmad, D.Sc., Ishfaq; American Institute of Physics (1996). Physics of particles and nuclei. 1-3. Vëll. 27 (bot. 3rd). University of California: American Institute of Physics Press. fq. 124. {{cite book}}: Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)

Lidhjet e jashtme

Find more about Nuclear power on Wikipedia's sister projects:
	Definitions from Wiktionary
	Images and media from Commons
	Learning resources from Wikiversity
	News stories from Wikinews
	Quotations from Wikiquote
	Source texts from Wikisource
	Textbooks from Wikibooks