اولین گام آشنایی با فیزیک هسته ای، شناخت ساختار هسته است. از علوم دوره اول دبیرستان و همچنین شیمی سال های دهم و یازدهم کم و بیش با ساختار کلی مواد، به خصوص اتم آشنا شده اید. می دانید که اتم از پروتون، نوترون و الکترون ساخته شده است. همچنین میدانید که پروتون و نوترون در هسته قرار دارند و الکترون ها به دور هسته در حال گردش هستند.
در این فصل به طور اختصاصی به ساختار هسته می پردازیم و به این پرسش مهم پاسخ می دهیم که : حضور نوترون ها در داخل هسته به چه کار می آید؟
همانطور که گفتیم و می دانید، هستۀ اتم از پروتون ها نوترون ها تشکیل شده است که به آنها به طور کلی نوکلئون میگوییم(دلیلش را بعداً می فهمید). نوترون بار الکتریکی ندارد و جرمش اندکی بیشتر از پروتون است.
ابتدا چند تعریف در مورد اتم را یادآوری می کنیم : عدداتمی چیست؟ عدد نوترونی چیست؟ عدد جرمی چییست؟
عدد اتمی: تعداد پروتونهای هسته را عدد اتمی می نامیم و با حرف Z نمایش می دهیم. در اتم خنثی تعداد پروتون ها و الکترون های یک اتم با هم برابر است.
عدد نوترونی : تعداد نوترون های هسته را عدد نوترونی آن اتم می گویند و با حرف N نمایش می دهند.
عدد جرمی : مجموعِ تعداد کل پروتون ها و نورتون های هسته را عدد جرمی می نامند و با حرف A نمایش می دهند.
A=Z+N
و همچنین می دانید که هر عنصر با یک نماد شیمیایی به شکل زیر نمایش داده میشود :
ایزوتوپ : هسته هایی که تعداد پروتون مساوی و تعداد نوترون متفاوت دارند.
ایزوتوپ به معنای هم مکان است، یعنی هسته هایی که تعداد پروتونشان برابر است، همگی در یک خانه از جدول تناوبی جای می گیرند زیرا به دلیل پروتون های برابر، خواص شیمیایی یکسانی دارند.
با توجه به حضور پروتون ها در هسته که همگی بار مثبت دارند و بسیار به هم نزدیکاند؛ نیروی رانشی بسیار بزرگی از نوع نیروی الکتروستاتیکی در هسته بین این پروتون ها بهوجود میآید. در این صورت، چه چیزی مانع از هم پاشیدن هسته میشود؟
آیا نیروی گرانشی بین نوکلئون ها می تواند در مقابل نیروی قوی الکتروستاتیکی مقابله کند؟ با توجه به جرم ناچیز نوکلئون ها و همچنین ثابت عمومی گرانش که عدد بسیار کوچکی است، متوجه می شویم نیروی گرانشی در مقابل نیروی الکتروستاتیکی، آن قدر کوچک است که به هیچ توان مقابله با نیروی الکتروستاتیکی بین پروتون ها را ندارد.
