بخشی از مقاله
فیزیک هسته ای و بمب اتم
مقدمه:
در اين تحقيق موضوع بمب اتم ارائه شده است. بمب اتمي كه در جهان شاهد هستيم كه در جهان امروز جان هزاران انسان را مي گيرد . براي هيچكدام از ما نام (( هيرو شيما )) تازگي ندارد ، هيروشيمايي كه بوسيله ي بمب اتم زير و رو شد ، پس در اين تحقيق به بررسي بمب اتمي مي پردازيم تا بدانيم چيزي كه جان هزاران انسان را به راحتي مي گيرد چگونه تهيه و از آن استفاده مي شود .
هدف از اين تحقيق چگونگي استفاده و تهيه بمب اتم است . امروزه اگر كشوري بخواهد
پيشرفت كند بايد پژوهش كند و چيزهايي جديدي بسازد .
اگر بخواهد پژوهش كند بايد به آزمايشگاه برود و اگر بخواهد در آزمايشگاه كار كند، احتياج به تيم علمي دارد و در يك تيم علمي نيز هميشه متخصصان شاخه هاي مختلف فيزيك حضور دارند چون دارند چون هر كاري كه بخواهم انجام بدهيم بايد بنيان فيزيكي داشته باشد.
دكتر پروين در ادامه مي گويد: براي مثال اگر بخواهيم يك دستگاه الكتريكي بسازيم اول بايد بدانيم چه قوانيني فيزيكي بر آن حاكم است و بعد از شناخت آن قوانين، مي توان دستگاه مورد نظر را با استفاده از فن و هنر ساخت:
در اين تحقيق كه به درخواست سر كار خانم يزدان پناه ارائه شده است. ابتدا در مورد فيزيك و فيزيك هسته اي مطالبي عنوان مي شود و بعد از اين مطالب به بررسي بمب اتم مي پردازيم.
فصل اول :فيزيك
تعريف فيزيك
در معرفي علم فيزيك دكتر پروين استاد فيزيك دانشگاه امير كبير مي گويد : (( فيزيك علم زندگي و اصلا علم حيات است )) .و يا دكتر منيژه رهبر استاد فيزيك دانشگاه تهران معتقد است هر چيزي كه در اطراف خويش مي بينيم به فيزيك ربط پيدا مي كند . همچنين پاسخ به بسياري از سؤالهايي را كه هميشه ذهن بشر به آن مشغول بوده است به وسيله علم فيزيك مي توان داد . مثل اينكه دنيا چگونه بوجود آمده است ؟ از چه تشكيل شده و كوچكترين جزء آن چيست ؟
در كل مي توان گفت كه جهان در بزرگترين مقياس تا ريزترين مقياس در ارتباط با علم فيزيك مي باشد .
يكي ديگر از استادان دانشگاه فيزيك نيز فيزيك را دانش كشف و استفاده علمي از قوانين و روابط حاكم بر پديده هاي طبيعي مي نامد كه مبناي اين دانش بر تجربه و آزمايش استوار است .
تعريف فيزيك هسته اي :
دكتر رهبر در معرفي فيزيك هسته اي مي گويد: (( در فيزيك هسته اي ، خود هسته ، مورد مطالعه قرار مي گيرد . يعني متخصصان و دانشمندان بررسي مي كنند كه هسته از چه تشكيل شده و چه نيروهايي بين اجز
اي هسته حكمفرما است و در نتيجه واكنش هاي انجام شده ، چقدر انرژي آزاد مي گردد ؟))
دكتر دويلو نيز در معرفي اين گرايش مي گويد : (( انرژي هسته اي و راديوايزوتوپ ها مسائلي هستند كه در فيزيك هسته اي مورد بررسي قرار مي گيرد )).
فصل دوم :تاريخچه بمب اتم
قبه دود يك بمب اتمي
هانري بكرل نخستين كسي بود كه متوجه پرتودهي عجيب سنگ معدن اورانيوم گرديد پس از آن در سال 1909 ميلادي ارنست رادر فورد هسته اتم را كشف كرد . وي همچنين نشان داد كه پرتوهاي راديو اكتيو در ميدان مغناطيسي به سه دسته تقسيم مي شود ( پرتوهاي آلفا و بتا و گاما ) بعدها دانشمندان دريافتند كه منشأ اين پرتوها درون هسته اتم اورانيوم مي باشد .
در سال 1938 با انجام آزمايشاتي توسط دو دانشمند آلماني به نام هاي اتوهان و فريتس شتراسمن فيزيك هسته اي پاي به مرحله اي تازه نهاد . اين فيزيكدانان با بمباران هسته اتم اورانيوم بوسيله نوترونها به عناصر راديواكتيوي دست يافتند كه جرم اتمي كوچكتر نسبت به اورانيوم داشت و او براي توصيف علت ايجاد اين عناصر ليزه ميتنرواتوفريش پديده شكافت هسته را در اورانيوم توضيح دادند و در اينجا بود كه ناقوس شوم اختراع بمب اتمي به صدا درآمد .
u235+n->fission+2 or 3 n + 200 mev
زيرا همانطور كه در شكل فوق مي بينيد هر فروپاشي هسته اورانيوم مي توانست تا 200 مگاولت انرژي آزاد كند و بديهي بود اگر هسته هاي بيشتري فروپاشيده مي شد انرژي فراواني حاصل مي گرديد .
بعدها فيزيكدانان ديگري نيز در اين محدوده به تحقيق مي پرداختند يكي از آنان انريكو فرمي بود (1954-1901)كه به خاطر تحقيقاتش در سال 1938 موفق به دريافت جايزه نوبل گرديد .
در سال 1939 يعني قبل از شروع جنگ جهاني دوم در بين فيزيكدانان اين بيم وجود داشت كه آلمانيها به كمك فيزيكدان نابغه اي مانند هايزنبرگ و دستيارانش بتوانند با استفاده از دانش شكافت هسته اي ، بمب اتمي بسازند . به همين دليل از آلبرت انيشتين خواستند كه نامه اي به فرانكلين روزولت رئيس جمهور وقت آمريكا بنويسد . در آن نامه تاريخي از امكان ساخت بمب اتمي صحبت شد كه هرگز هايزنبرگ آن را نساخت .
چنين شد كه دولتمردان آمريكا براي پيشدستي بر آلمان پروژه مانهتن را به راه انداختند و از آنريكو فرمي دعوت به عمل آوردند تا مقدمات ساخت بمب اتمي را فراهم سازد سه سال بعد در دوم دسامبر 1942 در ساعت 3 بعدازظهر نخستين راكتور اتمي دنيا در دانشگاه شيكاگو آمريكا ساخته شد .
سپس در 16 ژونيه 1945 نخستين آزمايش بمب اتمي در صحراي الاموگرودونيو مكزيكو انجام شد .
سه هفته بعد هيروشيما در ساعت 8:15 صبح در تاريخ 6 آگوست 1945 بوسيله بمب اورانيمي بمباران گرديد و ناكازاكي در 9 آگوست سال 1945 در ساعت 11:15 بوسيله بمب پلوتونيمي بمباران شدند كه طي آن بمبارانها صدها هزارنفر فورا جان باختند .
انزيكو فرمي و همكارانش در شيكاگو پس از ساخت نخستين راكتور هسته اي جهان به اميد آنكه از راكتور هسته اي تنها در اهداف صلح آميز استفاده شود و دنيا عاري از سلاحهاي اتمي گردد.
ليزه ميتنر ( مادر انرژي اتمي )
ليزه در سال 1878 در يك خانواده هشت نفري بدنيا آمد وي سومين فرزند خانواده بود . با وجود تمامي مشكلاتي كه بر سر راه وي به خاطر زن بودنش بود در سال 1901 وارد دانشگاه وين شد و تحت نظارت بولتز من كه يكي از فيزيكدانان بنام دنيا بود فيزيك را آموخت .
ليزه توانست در سال 1907 به درجه دكتر نايل گردد و سپس راهي برلين گرديد تا در دانشگاهي كه ماكس پلانك رياست بخش فيزيك آن را به عهده داشت به مطالعه و تحقيق بپردازد بيشتر كارهاي تحقيقاتي وي در همين دانشگاه بود وي هيچگونه علاقه اي به سياست نداشت ولي به علت دخالتهاي روز افزون ارتش نازي مجبور به ترك برلين گرديد و در سال 1938 به يك انستيتو در استكهلم رفت .
ليزه ميتنر به همراه همكارش اتو فريش اولين كساني بودند كه شكافت هسته را توضيح دادند . آنان در سال 1939 در مجله طبيعت مقاله معروف خود را در مورد شكافت هسته اي دادند و بدين ترتيب راه براي استفاده از انرژي گشودند به همين دليل پس از جنگ جهاني دوم به ميتنر لقب مادر بمب اتمي داده شد ولي چون وي نمي خواست از كشفش به عنوان بمبي هولناك استفاده گردد بهتر است به ليزه لقب مادر انرژي اتمي داده شود.
فصل سوم : بمب هسته اي چگونه كار مي كند ؟
مقدمه :
شما احتمالا در كتابهاي تاريخ خوانده ايد كه بمب هسته اي در جنگ جهاني دوم توسط آمريكا عليه ژاپن بكار رفت و ممكن است فيلم هايي را ديده باشيد كه در آنها
بمب هاي هسته اي منفجر مي شوند . در حالي كه در اخبار مي شنويد ، برخي كشورها راجع به خلع سلاح اتمي با يكديگر گفتگو مي كنند ، كشورهايي مثل هند و پاكستان سلاح هاي اتمي خود را توسعه مي دهند .
ما ديده ايم كه اين وسايل چه نيروي مخرب خارق العاده اي دارند ولي آنها واقعا چگونه كار مي كنند ؟در اين بخش خواهيد آموخت كه بمب هسته اي چگونه توليد مي شود و پس از يك انفجار هسته اي چه اتفاقي مي افتد ؟
انرژي هسته اي به دو روش توليد مي شود :
1_ شكافت هسته اي : در اين روش هسته يك اتم توسط يك نوترون به دو بخش كوچكتر تقسيم مي شود . در اين روش غالبا از عنصر اورانيوم استفاده مي شود .
2_ گداخت هسته اي : در اين روش كه در سطح خورشيد هم اجرا مي شود معمولا هيدروژن ها با برخورد به يكديگر تبديل به هليوم مي شوند و در اين تبديل انرژي بسيار زيادي به صورت نور و گرما توليد مي شود .
در شكل فوق نمونه اي از شكافت هسته اتم اورانيوم نمايش داده شده است :
و در شكل فوق گداخت هسته اي اتم هاي هيدروژن و تبديل انها به هليوم 3 و الكترون ازاد نمايش داده شده است :
طراحي بمب هاي هسته اي :
براي توليد بمب هسته اي به يك سوخت شكافت پذير يا گداخت پذير يك وسيله راه انداز و روشي كه اجازه دهد تا قبل از اينكه بمب خاموش شود كل سوخت شكافته يا گداخته شود نياز است .
بمب هاي اوليه با روش شكافت هسته اي و بمب هاي قويتر بعدي با روش گداخت هسته اي توليد شدند . ما در اين بخش دو نمونه از بمب هاي ساخته شده را بررسي مي كنيم :
بمب شكافت هسته اي :
1_ بمب هسته اي ( پسر كوچك ) كه روي شهر هيروشيما و در سال 1945 منفجر شد .
2_ بمب هسته اي ( مردچاق) كه روي شهر ناكازاكي و در سال 1945 منفجر شد .
بمب گداخت هسته اي :1_ بمب گداخت هسته اي كه در ايسلند به صورت ازمايشي در سال 1352 منفجر شد .
بمب هاي شكافت هسته اي :
بمب هاي شكافت هسته اي از يك عنصر شبيه اورانيوم 235 براي انفجار هسته اي استفاده مي كنند . اين عنصر از معدود عناصري است كه جهت ايجاد انرژي بمب
هسته اي استفاده مي شود . اين عنصر خاصيت جالبي دارد : هرگاه يك نوترون ازاد با هسته اين عنصر برخورد كند هسته به سرعت نوترون را جذب مي كند و اتم به سرعت متلاشي مي شود . نوترون هاي آزاد شده از متلاشي شدن اتم هسته هاي ديگر را متلاشي مي كنند .
زمان برخورد و متلاشي شدن اين هسته ها بسيار كوتاه است ( كمتر از ميلياردم ثانيه! ) هنگامي كه يك هسته متلاشي مي شود مقدار زيادي گرما و تشعشع گاما ازاد مي كند .
