د لوړو زده کړو وزارت
د کابل پوهنتون
د ساینس پوهنځی
د فزیک ډیپارتمنت
د ماستری تیزس
کونټــــــــــــــــــــــــــــــــــرونه
لارښود:
الحاج پوهاند دوکتور عبدالحی (نظیفی)
د افغانستان د اتومی انرژی رئیس
څیړونکی : ستوری معارج ( ستانکزی )
۱۳۹۱ هـ ، ل کال
بسم الله الرحمن الرحیم
الغد و الریاح فی تعلیم العلم افضل عندالله من جهاد... الحدیث
شپه او ورځ د علم په تعلیم کې تیرول ، خدای ج تر جهاد فضیلت لري ... حدیث مبارک
۱- عمومیات
۱-۱ اټم
تر هغه ځایه پورې چې نننی پوهه ښیې ، هر اټم د یوی مرکزي هستې چې مثبت چارچ لري ، او تر شاوخوا یې الکترونونه په ثابتو کړیو (مدارونو) کې ګرځي راګرځي اومنفی چارچ لري ، څخه جوړ شوي دي .که یو اټم کروی وګڼو خپله شعاع یې 10-10m او د هسته شعاع یې 10-14m له رتبی څخه ده . د الکترونونو شمیره د هستی د مثبتو چارچونو په شمیر ده ، په دی توګه اټم د برق له پلوه خنثی ده ( په عادی حالت کې )
په هسته کې د بنسټیزو چارچونو شمیر ته اټمی شمیره ( عدد ) وایي ، چې په Z ښودل کیږي . اټمی شمیره ( عدد ) د کیمیاوی عنصر ښودونکی ده . د یو عنصر ټول اټمونه یو شان کیمیایې ځانګړتیا لري .
اټمی الکترونونه د هستی مثبت او د الکترونونو منفی چارچ د کلونی( الکتروستاتیکی ) جاذبې له امله د هستی شاوخوا ګرځي را ګرځي . د پخوانۍ ( کلاسیک ) الکترودینامیک له مخی ، ګرځنده الکترونونه دی تل هرومرو د خپلی انرژی یوه برخه وځلوي ( تششع کړي ) ، د یو تاو را تاو کړۍ مزل ووهي او په پای کې د هستی له خوا جذب شي . روښانه ده چې داسی نه کیږي : اټمونه شتون لري او پایيدونکی دي .
تجربی بیلګی د اټمی الکترونونو د یون ( حرکت ) په هکله د لاندنی واقعیتونو دلالت کوي .
۱- مقید اټمی الکترونونه بی له دی چې خپله انرژي وځلوي ( تششع کړي ) پاییدونکی کړیو کې د هستی شاوخوا ګرځي . هره کړۍ دالکترون د معینی اندازی انرژی سره متناسب او د انرژی په یو حالت باندی نومول کیږي .
۲- یواځي ځانګړې کړۍ ( یعنی ځانګړې انرژي ) مجاز دي . پدی معنی چې ، د مقیدو الکترونونو د انرژی حالتونه د ۱-۱ شکل په څیر یو شلیدلي طیف مینځ ته راولي . دغه ښکارنده ( پدیده ) کوانتش نومیږي .
۳- یو الکترون له یوی کړۍ ( حالت ) نه د Ei انرژی سره بله کړۍ ته د Ef انرژی سره ځي ، او پدی وخت کې ( یوازی په همدی وخت کې ) الکترومقناطیسی بریښدنه ، x وړانګې ، د v وار په وار پیښیدنی ( فریکوینسی ) سره لیږل کیږي ، پدی توګه چې
۱-۱
چې په هغه کې h د پلانک ثابت ده .
د x وړانګو انرژی اټمی شمیری ( عدد ) سره تړلی ده :
۲-۱ Ex = hv = Ei – Ef = k(Z-a)2
چې په هغه کې ، k او a ثابتی کمیتونه دي . د x وړانګو انرژي د سپکو عناصرو لپاره له څو eV نه نیولی تر څو سوه keV د درنو عناصرو لپاره بدلون مومي .
هر اټم ، شلیدلو انرژی سره د x له ذاته وړانګی لیږي چې د اټم هویت لکه د ګوتو نښه مشخصوي .د هر اټم لپاره ، د x وړانګی، د اکترونیکی اووښتون ( ګذار ) د پای حالت په بنسټ ، چې هغوی یې مینځ ته راوړي ، مشخصیږي . د اټمی الکترونونو د انرژی حالتونه د N, M, L, K اوداسی نور سره مشخصوي. د K حالت ، د K کړۍ یا د K پوښ د انرژی تر ټولو ټیټ حالت ده ، چې ثابت (پایدار) حالت ګڼل کیږي. هر هغه x وړانګې چې له هر لومړني حالت څخه د الکترونی اووښتون له امله د K حالت ته لیږل کیږي، د K ایکس وړانګه نومول کیږي ( ۱-۱ شکل ) د L حالت ته اووښتون ، د L ایکس وړانګو لامل ګرځي ، همدا شان تر پایه پورې . د Ka او Kβ ایکس وړانګې ، په ترتیب سره د L نه K ته او له M نه K ته د اووښتون استازی دي . یو مقید الکترون کولای شي چې انرژي تر لاسه کړي او د E1 انرژی له حالت نه د E2 لوړې انرژی حالت ته ولاړ شي . دغه ښکارنده ( پدیده ) ته د اټم پاریدلی حالت وایي (۲-۱ شکل ) . یو پاریدلئ اټم هڅه کوي چې د انرژی تر ټولو ټیټ حالت ته ولاړ شي . د 10-8 ثانیو په موده کې ، هغه الکترون چې د E2 حالت یا بل حالت ته یې ټوپ کړئ بیرته E1 حالت ته راغورځي او د ایکس یوه وړانګه لیږي .
یو اټمی الکترون ښایې چې دومره انرژی تر لاسه کړي چې اټم خوشې کړي او په یوه آزاده ذره بدله شي ، دغه ښکارنده ( پدیده ) آیونایزیشن نومیږي او مثبته پاتی ته آیون وایي . د آیونایزیشن د مینځ ته راوړلو لپاره لازمه انرژی ، د آیونایزیشن پوتانشیل ده . د آیونایزیشن پوتانشیل د یو اټم ټولو الکترونونوته یو شان نه ده ، ځکه چې د الکترونونو له هستی څخه په بیلابیلو واټنونو کې یون ( حرکت ) لري . هرڅومره چې الکترون هستی ته نژدیې وي ، ډبر مقید وي او د آیونایزیشن پوتانشیل یې هم لوړ وي. ۱-۱ جدول د ځینو عناصرو د کم قید ترین الکترونونو لپاره د آیونایزیشن پوتانشیل په ګوته کوي .
کله چې دوه یا زیات اټمونه سره یو ځای کیږي او یو مالیکول جوړوي ، د هغوی ګډ الکترونونه د مالیکول په قید کې وي . د مالیکول د انرژی طیف هم شلیدلی ده ، خو تر هغه چې په ۱-۱ شکل کې ښودل شوی پیچلی ده .
۱-۱ جدول د ځینو عنصرونو د کم قید ترین الکترونونو لپاره د آیونایزیشن پوتانشیل
د آیونایزیشن پوتانشیل (eV) عنصر د آیونایزیشن پوتانشیل (eV) عنصر
21.56 Ne 13.6 H
5.14 Na 24.56 He
15.76 A 5.4 Li
7.63 Fe 9.32 Be
7.42 Pb 8.28 B
4.0 U 11.27 C
۲-۱ هسته
تر ننه پوری ، ټول تجربی بیلګې پر دی دلالت کوي چې هستی له نیوترون او پروتون څخه جوړ شوي دي چې د نوکلون په نامه ذری دي . د همدی له مخی هستی له نوکلونونو څخه تشکیل شوی ګڼو . د پرتله کولو لپاره د نیوترون، پروتون او الکترونونو ځینې ځانګړتیاوې ۲-۱ جدول کې لیکل شوي دي . یو آزاد پروتون – هستی نه بهر – یا په پای کې یو الکترون بیا را نیسی او د هایروجن په یو اټم بدلیږي ، یا ښایې په یوې هستې کې جذب شي . یو آزاده نیوترون یا په یوې هستې کې جذبیږي او یا د لاندنی معادلې له مخې ټوټه کیږي :
په دی معنی چې ، د یو الکترون او یوه بله ذره د نیوترینو ضد په لیګلو ، په یو پروتون بدلیږي .
یوه هسته د A ذری نه تشکیل شوې ده ،
A = N + Z
د کتلی عدد = A
د نیوترونونو شمیر = N
د عنصر اټمی شمیره ( عدد ) = د پروتونونو شمیر = Z
د X یوه فرضی هسته د په څیر ښودل کیږي ، چې په هغه کې X لکه د د عنصر نښه (سمبول) ده .
د هستو ځینې ایزوبارونه شته چې د یو شان A لرونکی دي .
د هستو ځینې ایزوتوپونه شته چې د یو شان Z لرونکی دي . دوی د یو کیمیایې عنصر هستې تشکیلوي . د ایزوتوپونو کیمیایې ځانګړتیاوې یو شان ، خو د کتلی د اختلاف له امله یې ، فزیکی ځانګړتیاوې سره لږ څه توپیر لري . هسته یې ځانګړتیاوی له یو ایزوتوپ نه تر بل ایزوتوپ په لویه کچه بدلون مومي .
ایزوتونونه د یو شان N لرونکی هستی دي ، پدی معنی چې د هغی نیوترونونه سره یو شان دي.
ایزومرونه د یوی هستی د انرژی دوه بیل بیل حالتونه تشکیلوي .
بیلابیل اټمی ډولونه ، د یو رقم ذره – الکترون توپیر سره د ترکیبونو پایله ده . ۹۲ طبیعی عنصرونه موجود دي . له ۱۹۴۰/۱۳۱۹ کاله راپدیخوا ۱۵ مصنوعی عناصر جوړ شوي دي ، او د هغوی ټوله شمیره ۱۰۷ ته رسیدلی ده . له بله پلوه ، بیلابیلی هستی د دوو ذرو ، نیوترون او پروتون د متفاوت ترکیبونو پایله ده . نو ځکه ځښته ډیر امکانات وجود لري . تر اوسه پوری تر ۷۰۰ زیاتی هستی پیژندل شوې دي .
آزمایښتونو ښودلی چې هستی تقریبا کروی بڼه لري . د A کتلوی شمیره ( عدد ) سره متناسب حجم او شعاع یې تقریبا برابره ده له
۳-۱ R = 1.3 x 10-15 A1/3m
سره . ( د غیر کروی هستو لپاره ، پورتنئ ورکړل شوی شعاع ، منځنۍ اندازه ده )
۲-۱ جدول د نیوترون ، پروتون او الکترون ځانګړتیاوې
پروتون نیوترون الکترون
1.672614x10-27kg
(= 938.256MeV) 1.674919x10-27kg
(= 939.549MeV) 9.109558x10-31kg
(= 0.511MeV) د سکون کتله
+e 0 -e چارچ
د یوی هستی کتله د A کتلوی شمیری ( عدد ) او د Z اټمی شمیره ( عدد ) ، چې هغه په MN(A,Z) ښیوو، برابر ده له
۴-۱ MN (A,Z) = ZMp +NMn-B(A,Z)c2
سره ، چې په هغه کې
د پروتون کتله = Mp
د نیوترون کتله = Mn
د تړاو انرژی = B(A,Z)
د تړاو انرژی هغه انرژی سره برابره ده چې کله N نیوترون او Z پروتون هسته یې تشکیل کړیده ، خوشې شوې وي .
هغه واحد چې د هستی د کتلی لپاره کارول کیږي د ایزوتوپ کتله ده ، چې د u په نښه (سمبول) سره ښودل کیږي ( پخوا د amu ، atomic mass unit په نښه ) :
=1.660531x10-27 kg = 931.478MeV (کتلهC
په زایترو آزمایښتونو کې ، هغه څه چې معمولا اندازه کیږي اټمی کتله ده ، نه هسته یې کتله . د اټمی کتلې د لاس ته راوړلو لپاره ، باید د ټولو اتمی الکترونونو کتله ور اضافه کړو . کتله کیدای شي چې د لاندنیو دریو لارو څرګند شي .
۱- د u پر بنا
۲- کیلو ګرام
۳- د انرژی په واحدونو MeV یا J ( د انرژی او کتلی د قیمت برابرولو لپاره )
۳-۱ د هستی د تړاو انرژی
د یو هستی کتله د ۴-۱ معادلی سره ، د متشکله اجزاوو د کتلو پر بنا ورکول کیږي . همدا معادله د هستی د تړاو انرژی هم تعریفوي .
۵-۱ B(A,Z) = [ZMp + NMn – MN(A,Z)]c2
د c2 ضریب ، چې په کتله کې ضربیږي تر څو هغه په انرژی بدله کړي ، له دی نه وروسته حذفیږي . دایم په ضمنی توګه پوهیږو چې ضرب یا تقسیم پر c2 ضروری ده تر څو انرژی له کتلی څخه یا برعکس کتله له انرژی نه لاس ته راوړو. د همدی لپاره ۵-۱ معادله له سره داسی لیکو :
۶-۱ B(A,Z) = ZMp + NMn – MN(A,Z)
د B(A,Z) معنی کولای شو په دوو هم قیمته تګلارو څرګند کړو :
۱- د یوې هستې د B(A,Z) تړاو انرژی هغی کتلی سره برابره ده چې ، کله چې Z پروتون او N=A+Z نیوترون سره راټول شي او هسته جوړه کړي او په انرژی بدلیږي . د هستی د تشکیل په وخت کې د تړاو انرژی سره برابر یوه اندازه انرژی آزادیږي . یا
۲- د B(A,Z) تړاو انرژی هغه انرژی سره برابره ده چې تشکیل ورکوونکی اجزاو ، Z آزاد پروتون او N آزاد نیوترون ، باندی د هستی ماتولو لپاره ورته اړتیا ده .
څرنګه چې مو یاده کړه ، په زیاتره وختونه د هسته یې کتلی په ځای اټمی کتلی اندازه کیږي . په همدی دلیل ۶-۱ معادله د اټمی الکترونونو مناسبو کتلو په زیاتولو سره ، د اټمی کتلو په بنا څرګندوو . که په ۶-۱ معادله کې ، Zm اضفه یا کم کړو ، پدی توګه
۷-۱ B(A,Z) = ZMp +Zm + NMn – MN(A,Z)-Zm
= Z(Mp +m ) +NMn – [MN(A,Z)+Zm]
داسی وګڼئ چې
د هایروجن د اټم کتله = MH
د هایدروجن په اټم کې د تړاو انرژی = Be
د ټولو اټمی الکترونونو د تړاو انرژی چې هسته یې MN(A,Z) کتله لري = Be(A,Z)
د هغه اټم کتله چې هسته یې MN(A,Z) کتله لري = M(A.Z)
په دی ترتیب
۸-۱ MH = Mp + m - Be
۹-۱ M(A,Z) = MN(A,Z)+Zm –Be(A,Z)
د ۷-۱ ، ۸-۱ او ۹-۱ د معادلو له ترکیب څخه مونږ لرو چې :
۱۰-۱ B(A,Z) = ZMH + NMn – M(A,Z) + Be(A,Z) - ZBe
د ۱۰-۱ معادلی د آخری دوو جملو څخه کولای شو چې سترګې پټی کړو ، مګر دا چې ډیر دقیق محاسبی ته مو مخه وي . د دی مسئلی نه حاصله غلطی ډیره کوچنی ده ځکه چې ZBe او Be(A,Z) له څو keV نه لږ دي او مادام د یو بل د خنثی کولو هڅه لري ، پداسی حال کې چې B(A,Z) د MeV له مرتبی څخه ده . د همدی له مخی ۱۰-۱ معادله اکثرا داسی لیکی :
۱۱-۱ B(A,Z) = ZMH + NMn – M(A,Z)
۴-۱ د هستی د انرژی سطحې
هسته یې قوه ، د هستی مینځ کې نیوترونونه او پروتونونه څنګ په څنګ ساتي . هر څو چې د هسته یې قوی کره طبیعت نده مالوم ، خو علماوو د رضایت تر بریده ، د هستی د کړو وړو زیاتره ځانګړتیاوی یې ، دغی قوی ته د یو معین فرضی شکل او د هغی پر بنا د هسته یې موډلونو جوړولو سره پیشبینی کړي دي . د دغو موډلونو بریا ، وړاندوینی سره د آزمایښت د پایلی نژدیوالئ له مخی څرګندیږي .څو هسته یې موډلونو وړاندیز شوی دي ، چې هر کوم یې د هستی د ځانګړتیاوو یوه برخه څرګندوي ، خو تر اوسه هیڅ داسی یو موډل نشته چې د ټولو واقعیتونو ته ځواب ورکړي . په ټولو هسته یې موډلونو کې ګمان پر دی ده چې لکه اټم په شان هسته کولای شي په ځینو شلیدلی انرژی حالتونوکې موجود وي . د موډل د د نوعیت سر سم ، کولای شو د انرژی حالتونه نیوکلونونه – نیوترون او پروتون – یا یوی بشپړې هستې ته نسبت ورکړو . د انرژی د سطحی په هکله زمونږ بحث همدا دوهمه څیړي .
د یوې هستې د انرژی تر ټولو ټیټ مکنه حالت ، د پایښت حالت نومیږي . د پایښت حالت او نور ټول پاریدلی حالتونه چې د انرژی صفری سطح لاندی وي ، مقید حالت ګڼل کیږي . که یوه هسته ځان په مقید حالت کې پیدا کړي ، د-12 10نه تر 10-16 ثانیو له مرتبی څخه څه موده وروسته لا ټیټ حالت ته په غورځیدا سره بیا ستنیږي ، بیا ستنیدل ( بیرته ستنیدل ) د فوتون لیږلو سره مل ده چې انرژی یې د لومړنئ او آخری حالتونود انرژی تر مینځ د تفاضل سره برابره ده . د ضفر انرژی نه پورته د انرژی حالتونه ، د انرژی مجازی حالتونه نومیږي . که هسته ، د مجازی تر سطحی پوری د تلو انرژی تر لاسه کړي ، ښایې چې د مقیدو حالتو څخه یو ته په ننوتو او یا هم د یو نیوکلون په لیږلو ، بیا (بیرته) ستون شي .
د ټولو پیژندل شویو هستو د انرژی د سطحو څیړنې دا ښیې چې :
۱- د انرژی د سطحو تر مینځ واټن د keV نه تر MeV کې ده .برعکس ، د اټمی سطحو واټن د eV له مرتبی څخه ده .
۲- د پاریدل د انرژی په زیاتیدو ، د سطحو تر مینځ واټن کمیږي (۵-۱ شکل ) . د ډیرو لوړو پاریدلو انرژیو لپاره ، د سطحو کثافت دومره اوچتیږي چې د انرژی د یوې –یوې سطحې توپیر ډیر ګران وي . ۳- د کتلوی شمیری ( عدد ) A زیاتوالی سره ، د سطحو شمیرې دیریږي ، پدی معنی چې درنې هستې د انرژی ډیری سطحې لري نسبت په سپکو هستو ( عموما ، ځینی استثناوی موجودی وي ) .
۴- د A په زیاتیدو ، د لومړني پاریدلي حالت انرژی کمیږي (چې بیا هم عموما ، ځینی استثناوی موجودی وي) .
د بیلګې په توګه
9Be : په 1.67MeV کې لمړنی پاریدلی حالت ده .
55Fe : په 0.847MeV کې لمړنی پاریدلی حالت ده .
238U : په 0.045MeV کې لمړنی پاریدلی حالت ده .
۵-۱ د هسته یې ویجاړیدلو ( له مینځه تلو ) د انرژی جوړښت او عمل
پدی برخه کې ، د α ، β او γ د له منځه تلو د انرژی جوړښت او عمل باندی بحث کوو ، او دا روښانه کوو چې څرنګه کلای شو د اړوندو ذراتو له کتلی نه د ویجاړیدو څخه حاصله خوځیدونکی انرژی محاسبه کړو . په ټولو مواردو کې ، ګمان پر دې ده چې لومړنۍ نه پاییدونکې هسته بی خوځښته ده . پدی مانا چې خوځیدونکې انرژی او کرښه ییز یون اندازه یې ضفر ده . دغه ګمان واقعیت ته نژدی ده ځکه چې واقعي خوځیدونکی انرژی د kT ( د eV حدود ) له مرتبی څخه د هستی د تودوخې یون څخه ده ، چې په هغه کې kد بولتزمن ثابت او T تودوخه ( کلوین ) ده ، پداسی حال کې چې په زیاترو ویجاړیدو کې خوشی ( آزاد ) شوی انرژی انرژی د MeV له مرتبی څخه ده .
د ویجاړیدو پورې تړلې معادلی د لیکلو لپاره لاندنۍ نښی کارول کیږي .:
M = د هستی کتله ( یا Mc2 = عطالت یا نه خوځښت انرژی )
Eγ = د یو فوتون انرژی
Ti = د i ذری د خوځښت انرژی
Pi = د i ذری د کرښه ییز یون اندازه
۳-۱ د د انرژی سطحی . پدی ګراف ( دیاګرام ) کې صفر انرژ د هستی د پایښت حالت ته منتقل شویده . شمیری د MeV په اساس د انرژی سطحی دي ( له Tables of Isotops څخه رانیول شوې )
۱-۵-۱ د ګاما ویجاړیدل
د ګاما ویجاړیدلو کې ، یوه هسته له پاریدلی حالت نه د انرژی یو ټیټ حالت ته ځي او د دوو حالتونو تر مینځ د انرژی تفاضل د یو فوتون په شکل خوشی کیږي . د ګاما ویجاړیدل په
سره ښیې ، چې په هغه کې د پاریدلې هستې استازیتوب کوي .
له ویجاړیدو څخه وړاندی او تر هغی وروسته ، د انرژی او د یون د اندازی د خوندي کولو په کارولو سره مونږ لرو چې
د انرژی خوندي کول
۱۲-۱ M*(A,Z) = M(A,Z) + TM + Eγ
د یون د اندازی خوندی کول
۱۳-۱ O = PM + Pγ
د دغو دوو معادلو او د هستی د خوځښتی انرژی غیر نسبیتی شکل په کارولو،
۱۴-۱
په آخری قدم کې ، له Eγ = Pγc نه مو کار اخیستئ (د فوتون د عطالت یا نه خوځښت کتله صفر ده). ۱۴-۱ معادله د Eγ انرژی سره د یو فوتون لیږلو نه وروسته د هستی خوځښتی انرژی ورکوي . دغه انرژی د اخراج انرژی په نامه یادیږي .
د اخراج انرژی وړوکې ده . د 1MeV انرژی لرونکی یو ځانګړی فوتون چې له یوی هستی نه په A =50 لیږل کیږي ، په پام کې ونیسئ . بیا له ۱۴-۱ معادلی څخه لرو چې
اکثرا ، له دغی انرژی نه سترګې پټیږي او د ګاما انرژی په لاندنی ډول لیکل کیږي :
Eγ = M*(A,Z) –M(A,Z)
سره له دی، داسی حالات شته چې د اخراج انرژی ښایې اهمیت ومومي . لکه له وړانګو نه پیدا شوی تاوان د څیړنې لپاره .
ځینی وختونه د هستی د بیا ستنیدو انرژی د یو فوتون په شکل د خوشی کیدو په ځای ، اټمی الکترون ته ورکول کیږي .دغه شان هسته یې اووښتون دننی ( داخلی ) اړونه ( Internal Conversion ) نومول کیږي ، او بهر شړل شوی اټمی الکترون ، دننی اوړنی الکترون ویل کیږي . فرض وکړی Ti د i له قشر نه بهرته شړل شوی الکترون د خوځښت انرژی او Bi دغه قشر کې د الکترون د تړاو انرژی ده . اوس ۱۲-۱ معادله په لاندنۍ شکل اوړي :
۱۵-۱ M*(A,Z) = M(A,Z)+Ti + Bi +TM
هرڅو چې د الکترون د عطالت انرژی صفر نده ، خو دومر له هستی څخه سپکه ده چې TM ˂Ti . پایله کې ، له TM نه سترګې پټوو او ۱۵-۱ معادله داسی لیکو :
۱۶-۱ Ti = M*(A,Z)-M(A,Z)-Bi
که
د اووښتون په وخت کې خوشی شوی انرژی = Q =M*(A,Z)-M(A,Z)
وي ، پدی حال کې
Ti = Q- Bi
کله چې دننی اړونه پیښیږي ، دا احتمال شته چې د L، K یا یو بل قشر نه یو الکترون ولیږل شي . د الکترون د خوځښتی انرژی لپاره مناسب معادلی دا دي :
TK – Q - BK
۱۷-۱ TL = Q - BL
TM = Q - BM
او داسی نور . د همدی لپاره هغه هسته چې دننی اړونی سره مخامخ کیږي ، د ۱۷-۱ معادلو نه دورکړل شوی انرژی لرونکی یو (۱) انرژی الکترونونو د ګروپ لپاره یوه منبع ده .د الکترون دننی اړونی یو ځانګړۍ سپکتروم ( Spectrum) په ۴-۱ شکل کې ښودل شوی ده . دوه لوړې څوکې K او L الکترونو پوری مربوط دي . د ۴-۱ شکل د ښي خوا دیاګرام ( ګراف ) ښیې چې د اړښتون انرژی (392keV) ده . پدی توګه ، د K قشر انرژی عبارت ده له
BK = 392 -363 =29keV
او د L قشر د تړاو انرژی برابره ده له
BL = 392 -387 = 5keV
څخه . اوس فرض وکړئ :
دننی اړونی د پیښیدو احتمال = eλ
د یو فوتون د لیږلو احتمال = γλ
د i له قشر نه د یو الکترون د لیږلو احتمال = iλ
د γ د ویجاړیدو لپاره عمومی احتمال = λ
پدی ترتیب †
۱۸-۱
او
۱۹-۱
د ډیرو هستو لپاره 0 = γλ ، خو هیڅ هسته شتون نه لري چې د هغی لپاره 0 = eλ وي . ده پدی مانا ده چې هغه رادیوایزوتوپونه چې دننی اړونی سره مخامخیږي ، هم ګاما لیږي هم الکترون . وروسته له دی چې یو اټمی الکترون ولیږل شو ، مینځ ته راغلی تش حالت د یو بل الکترون په واسطه چې له باندنیو قشرونو «څخه لاندی لویږي» ، ډکیږي .د داسی شان یو اوښتون په پایله کې یوه د ایکس وړانګه لیږل کیږي . د همدی لپاره ، هغه هستی چې دننی اړونی سره مخامخ شي ، د ګاما وړانګه ، الکترون او د ایکس وړانګه لیږي .
هغه رادیو ایزوتوپونه چې د دننی اړونی سره مخامخ کیږي ، په استثنا د ګړندیوال ( شتاب ورکوونکی ) ، یوازی د یو (۱) انرژی اټمونو منبعی دي .دغه رادیو ایزوتوپونه ، ډیر کاریدونکی منبع په توګه د دستګاوو ته د درجه ورکولو لپاره کارول کیږي . دری ایزوتوپونه چې ډیر کارول کیږي عباره دي له 113Sn, 137Cs , 207Bi نه .
۲-۵-۱ د الفا ویجاړیدل
د الفا ویجاړیدل د
سره ښودل کیږي . د یون د اندازه او د انرژی د پایښت د قوانینو په عملی کولو سره لرو
۲۰-۱ M(A,Z)=M(A-4,Z-2)+M(4,2)+TM+Ta
او
۲۱-۱ 0 =Pa + PM
هغه انرژی چې د الفا د لیږلو له امله لاس ته راځي ، د ویجاړیدو انرژی نومول کیږي او د
[ د ویجاړیدو د محصولاتو کتله ] – [ اصلی (مور ) کتله ] = Qa
یا
۲۲-۱ = M(A,Z) – M(A-4, Z-2) – M(4,2) Qa
سره تعریف کیږي .
مسلما ، د دی لپاره چې د a ویجاړیدل تر سره شي ، Qa باید له صفر نه لوی وي . پدی همدی اساس د a ویجاړیدل یوازی هغه وخت شونې ده چې
۱-۲۳ M(A,Z)˃M(A-4,Z-2) + M(4,2)
که زیږل شوې هسته ، د a له لیږلو نه وروسته د پایښت ( اصلی ) حالت کې وي ، د دوو محصول شوې خوځښتی انرژی عبارت ده له ( ۱-۲۰ معادله )
۱-۲۴ TM + Ta = Qa
په زیاترو حالاتو کې ، زیږیدلې هسته Ei انرژی درلودو سره په پاریدلی حالت کې پاتی کیږي ، چې هغه کې i د انرژی د سطحی استازیتوب کوي . داسی حالت کې ، ۲۴-۱ معدله په لاندنی شکل بدلیږي
۲۵-۱ TM + Ta = Qa - Ei
چې دا ښیې چې لاس ته رسیدونکی (Qa) انرژی د Ei په اندازه کمیږي .
Ta او TM خوځښتی انرژی کیدلای شی چې د ۲۱-۱ او ۲۴-۱ معادلو نه محاسبه شي ، پایله یې دا ده
۲۶-۱
۲۷-۱
۳-۵-۱ د بیتا ویجاړیدل
د β په ویجاړیدو کې ، هسته یو الکترون او یا پوزیترون لیږي او په یو نوي عنصر بدلیږي . سربیره پر الکترون او پوزیترون ، خنثی ذره چې د عطالت کتله یې صفرده هم لیږل کیږي . د β دوه رقم ویجاړیدل موجود ده : -β او +β .
د –β ړیجاړیدل
دغه ډول ویجاړیدل په لاندنی شکل ښودل کیږي
چې په هغه کې
الکترون = د بیتا منفی ذره = -β
ضد د نیوترینو =
تاریخي له اړخه ، د β ذری نوم هغه الکترونو ت ورکړل شوی ده چې له هغی هستی نه ولیږل شي چې د ویجاړیدو په وخت کې β ولیږي . ضد د نیوترینو (v) یوه خنثی ذره ده د عطالت د صفر کتلی سره .
د –β د ویجاړیدو معادله دا ده
۲۸-۱
چې په هغه کې MN(A,Z) د هستی کتله او m د الکترون د عطالت کتله ده . د اټمی کتلو په کارولو سره ، ۲۸-۱ کعادله په لاندنی شکل بدلیږي
۲۹-۱
د یون د اندازی معادله عبارت ده له
۳۰-۱ +P-β 0 = PM +P
د –β او -β Q د ویجاړیدو انرژی داسی تعریفیږي :
۳۲-۱ = M(A,Z) – M(A,Z+1)-β Q
پدی شرط چې د –β ویجاړیدل شونی وي ، همدا ده چې
۳۱-۱ 0˃M(A,Z) – M(A,Z+1)
د -β Qپه اساس ، ۲۹-۱ معادله داسی لیکل کیږي
۳۳-۱
۳۰-۱ او ۳۳-۱ معادلی ښیي چې دری ذری ، هسته ، الکترون ، او ضد د نیوترینو د -β Q انرژی خپل مینځ کې ویشی ، او د هغوی د یون ټولیزه اندازه صفر ده . د خوځښتی انرژی د ترکیبونو شمیره او د هغو حرکتونو شمیره چې دغه شرایط برابروي بی پایه دی ، نو ځکه د بیتا د انرژی طیف شاپه شا (پیوسته) وي .
۳۳-۱ معادلې کې ، د هستی انرژی TM له -β Tاو T څخه ځښته ډیره وړوکئ ده ، ځکه چې د هستی کتله د الکترون او ضد د نیوترینو فوق العاده زیاته ده . د ټولو عملی غوښتنو لپاره ، کولای شو له TM نه سترګې پټې کړو ، او ۳۳-۱ معادله په لاندنی شکل بدلیږي :
۳۴-۱
همهغه شان چې د a په ویجاړیدو په هکله مو ولیده ، زیږیدلی ( لور ) هسته ښایې د –β ذری لیږلو نه وروسته پاریدلی حالت کې وي . پداسی حالت کې د لیږل شویو ذرو خوځښتی انرژی ته د بدلون لپاره د لاسرسی وړ انرژی لږ وي . که هسته د i پاریدلی حالت کې Ei وي ، ۳۴-۱ معادله لاندنی شکل غوره کوي :
۳۵-۱
د ۳۴-۱ معادلی په اساس الکترون او ضد د نیوترینو د -β Q (Emax ) انرژی خپل مینځ کې ویشی او ټاکلی احتمال شته چې د دغو دوو ذرو هر یو په لاندنی حدود کې انرژی ولری :
۳۶-۱
۳۷-۱
د دهمدی لپاره ، د ۳۶-۱ معادلی په بنا ، د بیتا ذری یو شا په شا ( پیوسته ) د انرژی طیف لري . فرض وکړی چې (T)dTβ د بیتا ذری وي چې له T نه تر T+dT پوری انرژی لري . د (T)β تابع په ټولیزه توګه به د ۵-۱ شکل سره سم ښکاری . د مکمل ضد دنیوترینو د انرژی طیف هغه ده چې په ۵-۱ شکل کې ښودل شوی او ۳۷-۱ معدلی سره سر لګوی . د –β د ذرو د انرژی شا په شا طیف دی د ۳-۱ شکل سره سم د الکترون دننی اړونی انرژی طیف سره پرتله شي .
څرنګه چې یاده شوه ، د بیتا دری له الکترونونو څخه جوړ شوی دي . د بیتا او الکترون تر مینځ عملی توپیر دا دی :
د T انرژی سره د الکترون یوه تړانګه (باریکه) ، له هغو الکترونونو څخه جوړه ده چې د T خوځښتی انرژی لرونکی دي . د Emax انرژی لرونکی د بیتا ذراتو یوه تړانګه له هغو الکترونونو څخه جوړه ده چې د شا په شا انرژی طیف لرونکی ده ( ۵-۱ شکل ) چې له صفر نه نیولې تر اعظمی حد انرژی Emax پوری بدلیږي .
۶-۱ شکل د ایزوتوپ د β- ویجاړیدل ښیي . د د محاسبی د بیلګی په توګه، د ویجاړیدل په پام کې ونیسی .
که د 0.6616MeV حالت کې پاتې شي ( ۹۳.۵٪ حالاتو کې پیښیږي ) د لاسرسی وړ انرژی عبارت ده له
Emax=1.1760 – 0.6616 = 0.5144 MeV
د زیاترو محاسبو لپاره ، لازمه ده چې د بیتا ذرو منځنی انرژی وکاروو . یوه کره ( دقیق ) اندازه د لپاره محاسبه شوی ده۱ . خو په عمل کې منځنی انرژی د
په شکل رانیول کیږي .
د ویجاړیدل
هغه عبارت چې د د ویجاړیدو استازیتوب کوی د
په شکل ده ، چې په هغه کې
پوزیترون =
نیوترینو = v
د د ویجاړیدو معادله عبارت ده له
MN(A,Z) = MN(A,Z-1) +m + T β- +Tv + TM ۳۸-۱
د اټمی کتلو په کارولو سره ، ۳۸-۱ معادله په لاندنی ډول بدلیږي :
M(A,Z) = M(A,Z-1) +2m + T β- +Tv + TM ۳۹-۱
د یون د اندازی معادله عبارت ده له
0 = Pm + Pβ + Pv
د ویجاړیدل برابر ده له
۴۰-۱
پدی شرط چې د ویجاړیدل شونی وي ، همدا ده چې
˃0 ۴۲-۱
د ۳۳-۱ او ۴۲-۱ معادلو پرتله ( مقایسه ) ښیي چې د β- ویجاړیدل هغه وخت شونی ده چې د اصل هستی (مور) کتله د زیږیدلی (لور) په پرتله ډیره وي ، پداسی حال کې چې د ویجاړیدل هله شونی ده چې د اصل هستی او د زیږیدلی هستی کتلی حد اقل د 2mc2 = 1.022 MeV یو بل سره توپیر ولري . د ذراتو د انرژی طیف ، د هماغه دلایلو له مخی چې یاده شوی ، شا په شا او د β- د ویجاړیدو طیف په شان ده ( ۵-۱ شکل ) . د د ویجاړیدو څخه د پوزیترونونو منځنی انرژی هم له Emax/3 سره برابر نیول کیږي ، مګر دا چې ډیر کره ( دقیق ) اندازی په کار وي . د د ویجاړیدو یوه ځانګړی طرحه ۷-۱ شکل کې ښودل شوې ده .
۷-۱ شکل ) د د ویجاړیدو طرحه . پاملرنه وکړی چې QEC یاده شوی ، نه ده ( له Table of Isotopes څخه رانیول شوی )
د الکترون رانیول
ځینی حالاتو کې ، هسته یو اټمی الکترون رانیسي او د لاندنی معادلی له مخی نیوترینو لیږل کیږي
MN(A,Z)+m = MN(A,Z-1)+ Tv + Be ۴۳-۱
په ۴۳-۱ معادلی کې ټولې نښې تر دی وړاندی تعریف شړی، غیر له Be نه چې د هستی له خوا رانیول شوی الکترون د تړاو انرژی ده .
دغه تبدیل ، د الکترون رانیول ( ګیر اچول ) (EC) نومیږي . د اټمونو د کتلی پر اساس، ۴۳-۱ معادله لاندنی شکل غوره کوي
M(A,Z) = M(A,Z-1) + Tv ۴۴-۱
د QEC انرژی چې د EC په ترڅ کې خوشی کیږي عبارت ده له
QEC = M(A,Z)-(M(A,Z-1) ۴۵-۱
د EC د شونتیا شرط دا دی
M(A,Z)-M(A,Z-1)˃0 ۴۶-۱
د الکترون رانیول د بل بدیل ده . د ۴۱-۱ او ۴۶-۱ د معادلو پرتله کول ښیي چې هغه هستې چې د ویجاړیدو توان نلري ، EC سره مخامخ کیږي ، ځکه چې د وروستنئ محصول لپاره د کتلې ډیر لږ توپیر په کار ده . خو که چیری د ویجاړیدل شونی وي ، EC هم شونتیا لري . د بیلګی په توګه ۷-۱ شکل کې 22Na ، هم سره ویجاړیږي او هم EC .
نو ، له EC نه یو ځای تش پاتی کیږي چې د پورتنی کړۍ نه یو الکترون راغورځي او هغه ډکوي . پدی فرض چې یو K الکترون رانیول شوی وي ، ښایې چې د L یو الکترون د هغی ځای تش شوی ډک کړي . کله چې دغه شی پیښ شي ، یو اندازه انرژی چې تقریبا BK – BL سره برابره ده ، لاس ته راځي ( چې په هغه کې BK او BL ، په ترتیب سره د K او L د تړاو انرژی ده ) . د BK – BL انرژی ښایې د K د ایکس وړانګې په شان چې د فلورسنس (Fluorescence)† وړانګو په نامه یادیږي ، ولیړل شي . یا دا چې بل اټمی الکترون ته ورکړل شي . که دغه انرژی یو L الکترون ته ورکړل شي ، دغه ذره د
(BK-BL)-BL=BK-2BL
خوځښتی انرژی به ولیږل شي . هغه اټمی الکترونونه چې په دی توګه لیږل کیږي د اوګر auger الکترونونو په نامه پیژندل کیږي .
که چیری یو اټمی الکترون له خپل ځایه والوزی او ځای یې یو بل الکترون د پورتنۍ کړۍ نه ډک کړي ، دلته د اوګر الکترون او د فلورسنس وړانګو تر مینځ د لیږدولو سیالۍ پیښیږي . د لیږل شوی ایکس وړانګو شمیر په قشر کې د هر یو تش ځای په بدل کې د فلورسنس محصول ده . د فلورسنس محصول اټمی شمیری سره ډیریږي .
۴-۵-۱ ذری ، ضد د ذری ، او د الکترون – پوزیترون له مینځه تګ
له اټم نه لاندی ټولې ذری یوه ورته ( مثنی ) لری چې د ذری ضد نومیږي ، یوه چارچ لرونکی ذره او یوه ضد د ذره یو برابر چارچ له بیلو علامو سره لري . که ذره خنثی وي لکه نیوترون ، د ذری ضد یې هم خنثی وي . پدی حال کې د هغوی توپیر د یوی بلی ځانګړتیا پایله ده ، لکه څرخوونکی مقناطیسی قوه . ځینی ذرې ، لکه فوتون ، له ضد د ذرې سره یې یو شان وي . یو ضد د ذرې نشی کولای چې ورته ذرې سره وجود شتون ولري .: کله چې یو ضد د ذرې ، ذرې ته رسیږي ، دوی دواړه یو عکس العمل ښیي چې نوې ذرې مینځ ته راولي .
د بیلکی په توګه الکترون او ضد د الکترون (چې هماغه پوزیترون ده) ته پام وکړئ. الکترون او پوزیترون یو شان ذرې دي غیر له چارچ نه یې ، چې e سره برابر ، خو په ترتیب سره ، منفی او مثبت ده . د دواړو د عطالت کتله 0.511 MeV ده . که پوزیترون په یو چاپیریال کې حرکت وکړي ، د اټمی الکترونو سره د ټکر له امله مدام انرژی له لاسه ورکوي . او په پای کې پوزیترون له یو اټمی الکترون سره ترکیبیږي او دواړه له مینځه ځي ، او د 2mc2 ټولیزه انرژی سره فوتونونه زیږول کیږي . د پایښت اصل د مینځ ته راوړلو او یو اندازه اقل حد یون لپاره باید دوه فوتونه ولیږل شي ( ۸-۱ شکل ) . اکثرا دوه فوتونه هر یو 0.5-MeV انرژی سره لیږل کیږي. پایله یې ده چې ، د پوزیترون هر یو لیږدونکئ ، د 0.5-MeV د مینځه تللو د ګاما چینه ( منبع ) هم ده .
۸-۱ شکل ) د الکترون – پوزیترون له مینځه تګ
۵-۵-۱ مختلط ویجاړیدل
په زیاترو هستو کې ، له یو نه ډیر د ویجاړیدو ډولونه امکان لري . هغه کسان چې رادیوایزوتوپی سرچینی ( منبع ) کاروي ، د لیږل شویو ذرو ، انرژی او د لیږلو د احتمالاتو په هکله مالوماتو ته اړتیا لري . زیاتره اټمی او هسته یې فزیک کتابونه دغه شان مالومات لري ، او تر ټولو جامع مالومات په Table of Isotopes د لدرر، هلندر او پرلمن لیکل شوی کتاب کې موندلای شو . ۹-۱ شکل چې یو مختلط ویجاړیدل ښیي له همدې کتاب نه رانیول شوی . غشی ( ویکتورونه ) تر ټولو مهم کمیتونه په دیاګرام کې ښیي .
۹-۱ شکل ) یو مختلط ویجاړیدل . د هر عنصر د پایښت د حالت لپاره منځنئ عمر ورکړل شوی ده . Qn د نیوترون د بیلتون انرژی ده. د اوښتون احتمال د سلنی په څیر ورکړل شوی . ( Tables of Isotpes نه نیول شوې )
۶-۱ د رادیواکتیف ویجاړیدو قانون
رادیواکتیف ویجاړیدل ، د هستی پخپله بدلون ده . دغه بدلون ښایي چې د یوې نوې هستې جوړیدا یا یوازی په هسته کې د انرژی د بدلون لامل وګرځي . که د رادیو ایزوتوپ یوه ټاکلې اندازه ته لاسرسی وي ، هیڅ قطعیت نشته چې « فلانی هسته ویجاړه شي » یا « هیڅ شمیر ویجاړ نه شي » . مونږ یوازی کولای شو له هغه احتمال نه څه ووایو =ې یو هسته دی په یو مالوم وخت کې ویجاړه شي .
دغه احتمال چې یوه هسته د وخت په مفروضه واحد کې ویجاړه شي ، د ویجاړیدو ثابت نومیږي او د λ په توری ښوول کیږي . په یو ځانګړی عنصر کې λ ،
۱- د ټولې هستې لپاره یو شان ده
۲- د شته هستو څخه خپلواکه او ثابته ده
۳- د هستی له عمر نه خپلواکه ده .
د m ټاکلی کتله له یو ټاکل شوې ایزوتوپ نه د λ د ویجاړیدو ثابت سره په پام کې ونیسی . د اټمونو ( یا هستو ) شمیره د m په کتله کې عبارت ده له
۴۷-۱
چې هغه کې
NA = 6.022x1023 = د اووګدرو شمیره
NA= دایزوتوپ اټمی وزن
د اټمونو دغه شمیر ، د ویجاړیدو له کبله ، د وخت پر اساس او د لاندنی اړیکی په بنا کمیږي .
دوخت په واحد کې ویجاړیدل = د وخت په واحد کې کمیدل
یا د ریاضی په ژبه
۴۸-۱
د دغی معادلی ځواب عبارت ده له
۴۹-۱
چې په هغه کې N(0) د اټمونو شمیره ده په t = 0 کې .
دغه احتمال چې یوه هسته د t په موده کې ویجاړه نه شي ، یعنی د t په موده کې پاتی شي ، لاندنی نسبت سره ورکول کیږي :
۵۰-۱
د دی احتمال چې هسته د t او t+dt ترمینځ ویجاړه شي عبارت ده له
t+dt = په وخت کې پاتی شي )tد دی احتمال چې د په وخت کې ویجاړه شي) (dt (د دی احتمال چې د
= e-λyλdt
د هستی t منځنی عمر لاندنی اړیکی (رابطی) سره ورکول کیږي
۵۱-۱
هغه مفهوم چې په پراخه توګه له رادیوایوتوپونو سره کارول کیږي د T منځنی عمر ده ، چې د هغی مودی په مانا ، چې د یوی ځانګړې هستې نیمایې برخه ویجاړیدو ته ورته اړتیا ده ، تعریفیږي . په دی توګه ، د ۴۹-۱ معادلی په کارولو
چې له هغی نه د λ او T تر مینځ لاندنی شکل راځی
۵۲-۱
د N(t) هسته نمونه په هره t شیبه کې ، هر یو د λ د ویجاړیدو ثابت سره ، د هغو هستو شمیر چې د وخت په واحد کې یې د ړیجاړیدو تمه کیږي عبارت ده له
A(t) = λN(t) ۵۳-۱
د فعالیت واحدات عبارت دي له بکرل (Bq) ، یو ړیجاړیدل په ثانیه کې ، یا کوری ( Ci ) چې برابره ده 3.7x1010Bq سره ، دي . بکرل د SI واحد ده چې په ۱۹۷۷ کې تعریف شوی ده.
د ځانګړې فعالیت ( SI ) اصطلاح ډیر کارول کیږي . دغه اصطلاح ښایې له دی دوو نه د یوی مانا وي :
۱- د ټینګو ( جامداتو ) لپاره
۲- د غازونو او بهاندو لپاره
۷-۱ دهسته عکس العملونه
۱-۷-۱ عمومیات
هسته یې عکس العمل ، د دوو ذرو تر مینځ متقابل عمل ده ، یوه بمبارد کوونکی چټکه ذره، د Projectile ویشتونکی او بله ورو (سوکه ) یا نه خوځیدونکی ( ساکن ) ذره د هدف په نامه . د عکس العمل محصول ښایې دوه ذری یا تر هغی زیاتی وي . هغه انرژیو لپاره چې دلته یې په پام کې لرو (20MeV˃)، محصول دوی ذری دي ( د سوری نه بغیر) .
که X1 او X2 لګیدونکی ذری او X3 او X4 محصول وي ، عکس العمل په لاندی ډول ښودل کیږي
یا
X2(X1,X3)X4
د قوسونو تر مینځ ذری سپکې دي او X1 ویشتونکی ده. د عکس العمل بله څرګندونه ، یوازی د سپکو ذرو ده چې په هغه حالت کې دغه عکس العمل د (X1,X3 ) په څیر ښیي ، لکه دغه عکس العمل
کولای شو د او یا هم په ډیر ساده شکل ، د ( n,a ) د عکس العمل په شان یې وښیو .
کله چې یو هسته یې عکس العمل پیښیږي ، ځینی کمیتونه پایې . له هغو نه څلورو ته دلته پام کوو . د لوړو عکس العملونو لپاره لاندنی کمیتونه پایښت لري :
Z1+Z2 = Z3+Z4 چارچ
A1+A2 = A3+A4 کتلوی شمیره
E1+E2 = E3+E4 (دعطالت کتلی انرژی + د خوځښت انرژی ) ټولیزه انرژی
P1+P2 = P3+P4 د کرښه ییز یون اندازه
زیاتره هسته یې عکس العملونه د یوی مرکبی هستی له لاری پیښیږي . مرکبه هسته ، چې د X1 او X2 له ټکره وروسته مینځ ته راځي ، ځښته ډیره پاریدلی ده او یوازی د 10-12 نه تر 10-14 ثانیو لپاره ، تر دی وړاندې چې په X3 او X4 ویجاړه (وویشل ) شي ، عمر لري . مرکبه هسته ښایي له یوې نه ډیرو لارو مینځ ته راشي او ښایې له یوی نه په ډیرو طریقو ، چې د مینځ ته راتګ طریقی ته هم تړلۍ نه وي ، ویجاړه شي . د د مرکبی هستی بیلګه ته پام وکړئ :
د 14N د پیدایښت او ویجاړیدو ډولونه د انرژی د سطحو دیاګرام په ۱۰-۱ شکل کې ښودل شوی . بی له دی چې د هستی د پیدایښت په څرنګوالی ته پام وشی ، د پاریدلی حالت انرژی یې برابره ده له ویشتونکی (a,n,p او داسی نور ) د بیلتون انرژی سره په اضافه د دوو ذرو د خوځښتی انرژی یوه برخه. ځکه چې د بیلتون انرژی د MeV له مرتبی څخه ده، روښانه ده چې که د ویشتونکی او هدف انرژی صفر هم وي ، مرکبه هسته د پام وړ د پاریدلی حالت انرژی لري .
۱۰-۱ شکل ) د مرکبی هستی د پیدایښت او ړیجاړیدو بیلابیل ډولونه . د ساده ګئ او روښانه کیدو په موخه ، ګراف دا ښیي چې مرکبه هسته ، بی له دی چې د پیدایښت څرنګوالی ته یې پام وشی، د پاریدلو ثابته انرژی لري. لزوما دا صحیح نده .
په کره توګه ، دا چې د مرکبی هستی مینځ کې څه تیریږي ، تر اوسه نده روښانه . باور په دی ده – او تجربه هم دا باور نه ردوي – چې د مرکبی هستی د پاریدلو انرژی په چټکتیا د ټولو نیوکلونو( A1+A2) تر مینځ ویشل کیږي . د نیوکلونو تر مینځ د انرژی تبادله شا په شا توګه تر سره کیږي تر هغو چې یو یا یوه غوټه یې دومره انرژی لاس ته راوړي چې د بیلتون تر انرژی یې لویه وي او وشی کړای چې مرکبه هسته خوشی کړي ، او په یوه خپلواکه ذره بدله شي .
۲-۷-۱ د هستی د عکس العملونو سینماتیک
په دی برخه کې دوو سوالونو ته ځواب ورکوو :
۱- په دی فرض چې M4 , m3 , M2 , m1 کتلی ، او د ( m1 ) ویشتونکی او د (M2) هدف د خوځښت انرژی مالومه وي ، څرنګه کولای شو د M4 , m3 د کتلو لرونکو محصول خوځښتی انرژی محاسبه کړو ؟
۲- حد اقل انرژی چې M2 , m1 ذرات د عکس العمل ښودلو لپاره اړتیا ورته اړتیا لري څه ده ؟
یوه ذره m1 کتلی او v1 چټکتیا سره ( T1 د خوځښت انرژی ) په پام کې ونیسئ چې د M2کتلی لرونکی په یو هدف ولګیږي . څرنګه چې ۱۱-۱ شکل ښیي ، د دغی عکس العمل له امله ، M4 , m3 ذری د v3 او v4 چټکتیاوو سره ( T3 او T4 خوځښتی انرژی ) مینځ ته راځي . د انرژی د پایښت قانون او د کرښه ییز یون د اندازی په کارولو سره مونږ لرو چې :
انرژی
m1 +T1 + M2 = m3 +T3 +M4 +T4 ۵۴-۱
د x محور ، د یون اندازه
m1v1= m3v3 cosθ + M4v4 cosϕ ۵۵-۱
د y محور ، د یون اندازه
m3v3 sinθ =M4v4 sinϕ ۵۶-۱
کمیت
Q = m1 + M2 + m3 + M4 ۵۷-۱
اندازه د عکس العمل Q نومیږي . که Q˃0 ، عکس العمل انرژی زیږوونکئ بلل کیږي . که Q˂0، عکس العمل انرژی اخیستونکئ بلل کیږي .
د غیر نسبیتی سینماتیک په فرض ، چې هغه کې T = 1/2mv2 ، ۵۴-۱ او ۵۶-۱ معادلی په لاندی ډول بدلیږي :
۵۸-۱
۵۹-۱
۶۰-۱
۵۸-۱ تر ۶۰-۱ معادلی څلور مجهوله T3 ، T4 ، θ او ϕ لري . نو ځکه نشو کولای چې هغه د هر یو مجهول لپاره حل کړو او واحد ځواب پیدا کړو . په عمل کې ، هر مجهول د یو ثانوی مجهول په اساس بیان کیږي . د بیلګی په توګه ، د T4 او ϕ حذفولو څخه وروسته T3 د θ تابع په حیث . دغه عبارت ، هر څو سم سیخ ده ، خو پیچلئ ده . دوه ځانګړي موارد دا دي :
۱- 0 = θ ، . پدی حالت کې m3 او M4 ذری د ویشتونکی د یون لار ته لیږل کیږي (۱۲-۱شکل) . ۵۸-۱ او ۵۹-۱ معادلی په لاندنی بڼه نیسي .
T1+Q=T3+T4 ۶۱-۱
۶۲-۱
او کولای شو هغه د T3 او T4 لپاره حل کړو . دغه د T3 او T4 اندازی ، د m3 او M4 د ذرو د خوځښتی انرژی حد اقل او حد اکثر ورکوي .
۸-۱ ماتیدنه (سورۍ)
ماتیدنه هغه عکس العمل ده چې په هغه کې یوه درنه هسته په دوو درنو ټوټو ویشل کیږي . د ماتیدلو پروسه کې ، خالصه انرژی خوشی کیږي ، ځکه چې د درانه هسته یې نیوکلون د تړاو انرژی د ماتو شویو ټوټو نه –د تناوبی جدول منځنی برخی پوری تړلی – لږ ده . په حقیقت کې د A˃85 لپاره د تړاو انرژی پر نیوکلون کمیږي . د همدی له مخی ، هر هسته د A˃85 سره ښایې د ماتیدنې عملیې سره یو بل پایښت لرونکی ساختمان ته ولاړ شي . دغه شان « په خپل سر » ماتیدنه ممکنه ده خو له احتمال نه ډیر لرې . یوازی ډیری درنی هستی ( Z˃92 ) د په خپل سر ماتیدو سره مخامخیږي .
د زیاترو درنو هستو لپاره ( Z˃90 ) ، په دی شرط ماتیدنه مینځ ته راځي چې په یو طریقه یوه اندازه انرژی ، حد اقل د بحران انرژی Ec سره برابر، لکه ، د نیوترون یا ګاما د جذب له لاری ، ورکړل شي . د بیلګی په توګه، د 235U (۱۲-۱ شکل ) ته پام وکړی . که یو نیوترون Tn خوځښتی انرژی سره جذب شي ، د 236U مرکبه هسته په لاندنی اندازه د پاریدلو انرژی تر لاسه کړي .
که Bn + (A/A+1)Tn ˃Ec وي ، ښایي ماتیدنه پیښه شي او د پای حالت هماغه ده چې په ( ۱۲-۱ شکل ) کې د ماتیدنې د محصول په بڼه ښودل شوی ده . د 236U لپاره ،Ec=5.3MeV او Bn=6.4 MeV ده . نو ځکه ، که یو نیوترون د صفر په اندازه خوځښتی انرژی سره هم جذب شي ، ښایې د ماتیدنی لامل وګرځي . د 239U لپاره ، چې د 238U څخه د یو نیوترون د اخیستلو په پایله کې مینځ ته راځي ، Bn=4.9MeV او Ec=5.5MeV . نو ځکه ماتیدنه نه پیښیږي ، مګر دا چې د نیوترون د خوځښت انرژی لاندنئ اړیکی کې صدق وکړي .:
ماتی شوی ټوټی ځښته ډیری پاریدلی هستی دی ، د متناوب جدول په منځنی برخه کې . دغه هستی د 20c تر شاو خوا مثبت چارچ لري ، او د نیوترون د شمیر له پلوه بډای دي . لامل یې دا دی چې په درنو هستو کې د نیوترون – پروتون نسبت د جدول په منځنی برخه کې تر نورو هستو ډیر لوړ وي .
د بیلګی په توګه 236U په پام کې ونیسئ ( ۱۳-۱ شکل ) . فرض وکړئ چې دغه هسته په لاندی ډول په دوو ټوټو ویشل کیږي :
Z1 = 48 N1 = 80 A1 = 128
Z2 = 44 N2 = 64 A2 = 108
د پورتنیو دوو ټوټو نیوترون – پروتون نسبت تر هغه ډیر اوچت ده چې د هغو د اټمی کتلی د پایښت لپاره ورته اړتیا ده . دغه ټوټې ، د نیوترون په لیږلو او یا د β- د ویجاړولو سره د اضافی نیوترونونو له شره خلاصیږي .
یوه هسته تل په یوه طریقه نه ویشل کیږي . د ( A,Z ) د ماتی هره ټوټه ، په احتمال د ماتیدنی د محصول په نامه به ولیږل شي . ( ۱۴-۱ شکل ) د 235U د ماتی لپاره د ماتیدنی محصول ښیي . د تودوخی د نیوترونو لپاره ، « نامتقارن» ماته ښه ده . کولای شو چې وښیو چې نامتقارنه ماته لا زیاته انرژی ورکوي .
۱۳-۱ شکل ) د 236U د ماتیدو نه تر لاسه شوی FF1 او FF2 ټوټی ، د نیوترون د شمیر له پلوه بډای دي .
د نیوترون د انرژی په زیاتیدو ، د مرکبی هستی د پاریدو انرژی هم زیاتیږي . د ماتیدو امکان داسی ده چې ، د انرژی لور لید نه ، دومره توپیر نه لري چې ماتیدل متقارن وي یا نامتقارن . له همدی کبله ، د متقارنی ماتی احتمال ډیریږي .
۱۴-۱ شکل ) د تودوخی الکترونونو له خوا تپل شوی ماته لپاره د ماتی محصول .پری شوی کرښه په هغه وخت کې محصول ښیي چې 14-MeV تپل کیږي .
د ماتیدو ټوټی د د نیوترون ، بیتا او ګاما په لیږلو سره ویجاړیږي ، او زیاتره یې له ماتیدو څخه وختونه وروسته هم ، ځلیدونکی پاتی کیږي . له ماتیدوڅخه لیږل شویو ذرو مهمی ځانګړتیاوی دا دي :
۱- بیتا . تقریبا په هره ماته کې د بیتا شپږ ذری لیږل کیږي او په منخنی توګه 7 MeV ټولیزه انرژی لیږدوي .
۲- ګاما . د ماتیدو په وخت کې د ګاما تقریبا ۷ وړانګې لیږل کیږي . دغو ته ناڅاپه (آنی) ګاما وایي. وروسته له دی نه تقریبا ۷ تر ۸ نوری ګاما خوشی کیږي ، چې په پڅو ګاما ګانو باندی مشهوری دي. فوتونونه په هره ماتیدا کې په ټولیزه توګه 15 MeV لیږدوي .
۳- نیوترون . د تودوخې نیوترونو څخه رامینځته شوی ماتی پر سر ، د نیوترونو شمیر ۲ تر ۳ دي . دغه شمیره په کرښه ییزه توګه ، نیوترونی خوځښتی انرژی سره چې ماتیدنه تپي ، ډیریږي . منځنئ نیوترونی انرژی چې په ماته کې لیږل کیږي ، 2 MeV ده . تر ۹۹٪ زیاتره نیوترونونه د ماتیدا په وخت کې لیږل کیږي ، او ناڅاپه نیوترونونه نومول کیړي . ډیره کوچنۍ برخه یې هم د پڅ نیوترونو په بڼه لیږل کیږي . پڅ نیوترونونه د هسته یې ریاکتور د کنټرول لپاره ډیر اهمیت لري .
۴- نیوترینو. د 11 MeV په شاوخوا کې د هغه نیوترینو
 |
 |
 |
