نیروی ضعیف - سردرد یا ناجی؟
با توجه به دانش امروزی ما، 4 نیروی "بنیادی" در فیزیک وجود دارد. این بدان معنی است که هر نیرو یا تعاملی را می توان به این 4 نیرو تقلیل داد یا به آنها ردیابی کرد، اما با توجه به دانش فعلی ما نمی توان این نیروها را بیش از این کاهش داد. این نیروها عبارتند از
نیروی گرانش
نیروی الکترومغناطیسی
نیروی هسته ای ضعیف
نیروی هسته ای قوی
همانطور که گفته شد، بحث امروز ما حول محور نیروی هسته ای ضعیف خواهد بود.
به هر حال نیروی هسته ای ضعیف چیست؟
انجام پروژه فریلنس پروژه
خوب، زیاد وارد جزئیات فنی نمی‌شویم، این نیرویی است که می‌تواند یک پروتون را به نوترون یا بالعکس تبدیل کند و مسئول واپاشی بتا است (در این مقاله بیشتر در این مورد بحث خواهیم کرد)
اما چرا "ضعیف" است؟
نیروی ضعیف در محدوده بسیار کمی از فواصل قابل توجه است. فقط در محدوده 10^-17 متر موثر است. اگر بخواهیم این را در نظر بگیریم، حتی از قطر یک پروتون هم کوچکتر است!!
اما چرا این نیروی ضعیف و بامزه سردرد است؟
خوب، نیروی ضعیف به دلایل زیادی سردرد است، بدیهی است که تا حدودی در شکافت هسته ای نیز دخالت دارد، اما این چیزی نیست که امروز در مورد آن صحبت خواهیم کرد.
سفارش ساخت سایت در فریلنس پروژه
اکنون، فیزیکدانان سخت کار می کنند تا جهان را رصد کنند و سپس مشاهدات خود را با تئوری مستحکم توضیح می دهند و برای این کار، قوانینی را در مورد اینکه چگونه فکر می کنند جهان رفتار می کند، وضع می کنند. و همانطور که معلوم است نیروی ضعیف قوانین زیادی را زیر پا گذاشته است و به فیزیکدانان زمان سختی می دهد.
برای شروع، طبق گفته فیزیکدانان قبل از کشف واپاشی های رادیواکتیو، تصور می شد که اتم های یک عنصر خاص به همان شکلی که هست می مانند، اما معلوم شد که دقیقاً اینطور نیست. این امر از زمان کشف رادیواکتیویته محقق شد و نیروهای هسته ای قوی و ضعیف نقش مهمی در آن دارند.
اما باید به این فکر کنید که اگر نیروهای قوی و ضعیف در رادیواکتیویته نقش دارند، چرا ما این همه تقصیر را به گردن نیروی ضعیف می اندازیم؟ خوب این به این دلیل است که نیروی قوی به من رشوه داده است….
میدونم خیلی شوخی بود ولی پس چرا دقیقا؟؟ برای درک این موضوع، باید تفاوت بین دو نوع مختلف رادیواکتیویته، یعنی واپاشی آلفا و بتا را درک کنیم.
زوال آلفا
در این نوع فروپاشی، یک هسته سنگین که ناپایدار است، یک ذره آلفا (هسته هلیوم) ایجاد می کند و به هسته ای با عدد اتمی و جرمی کمتر تبدیل می شود. بهترین مثال، تجزیه رادیواکتیو اورانیوم است:
طراحی لوگو با بهترین طراحان لوگو
در این تغییر هسته ای، اتم اورانیوم به اتم توریم تبدیل شد و در این فرآیند، یک ذره آلفا منتشر کرد. یک ذره آلفا این نماد را از کجا می گیرد؟ عدد پایین در نماد هسته ای تعداد پروتون ها است. این بدان معناست که ذره آلفا دو پروتون در خود دارد که توسط اتم اورانیوم از بین رفته است. دو پروتون همچنین دارای بار 2+ هستند. عدد بالایی، 4، عدد جرمی یا مجموع پروتون‌ها و نوترون‌های ذره است. از آنجایی که ذرات آلفا دو پروتون و در مجموع چهار پروتون و نوترون دارد، ذرات آلفا نیز باید دو نوترون داشته باشند. ذرات آلفا همیشه همین ترکیب را دارند: دو پروتون و دو نوترون.
حال، از آنجایی که می دانیم هسته ای بسیار کوچک و پر از پروتون هایی که بار یکسانی دارند، آیا نباید یکدیگر را دفع کنند و از هم جدا شوند؟
پاسخ این است که نیرویی که قبلاً ناشناخته بود، هسته را کنار هم نگه می‌دارد و آن را به صورت توپی از نوکلئون‌های فشرده در می‌آورد. این نیرو به عنوان نیروی هسته ای قوی شناخته می شود. نیروی قوی آنقدر برد کوتاه دارد که در فاصله 15-10 متری به سرعت به صفر می رسد. با این حال، مانند چسب، هنگامی که نوکلئون ها به یکدیگر نزدیک می شوند، بسیار قوی است.
تعادل نیروی الکترومغناطیسی با نیروهای هسته ای چیزی است که به هسته اجازه می دهد شکل کروی خود را حفظ کند. اگر به هر دلیلی، نیروی الکترومغناطیسی بر نیروی هسته ای غلبه کند، اجزای هسته از هم جدا می شوند.
واپاشی آلفا به نوعی از فروپاشی اشاره دارد که زمانی اتفاق می افتد که پروتون های زیادی در هسته یا در عناصر با اعداد اتمی بالاتر وجود داشته باشد. در طول واپاشی آلفا، هسته دو پروتون و دو نوترون (ذره آلفا) را به بیرون پرتاب می‌کند و به نیروی هسته‌ای قوی اجازه می‌دهد تا تعادل را با نیروی الکترومغناطیسی دافعه به دست آورد.
فروپاشی بتا
انجام پروژه متلب درفریلنس پروژه
در این نوع فروپاشی، یک هسته فقط پروتون یا نوترون را از دست نمی دهد، در عوض یک نوترون به پروتون تبدیل می شود، و این نوع "تبدیل" یک نوکلئون به دیگری با نیروی ضعیف توضیح داده می شود. اکنون، اینکه دقیقاً چگونه کل این دگرگونی اتفاق می‌افتد، جزییات زیادی است و در مقاله بعدی به آن خواهیم پرداخت. اما در حال حاضر، نکته کلیدی این است که وقتی یک پروتون به نوترون تبدیل می شود یا برعکس، نیروی ضعیفی درگیر می شود. همچنین در طی این نوع تبدیل، یک الکترون گسیل می شود (در واپاشی بتا) یا جذب می شود (در جذب الکترون). بهترین مثال توریم-234 است که در بالای تجزیه به پروتاکتینیوم-234 تشکیل شده است.
در حال حاضر، انواع دیگری از رادیواکتیویته نیز وجود دارد، اما این 2 مورد برای پیشبرد ما کافی است. نکته کلیدی که من می‌خواستم ارائه کنم این بود که نیروی هسته‌ای قوی مسئول نگهداشتن نبرد است