Physics4all

פיזיקה גרעינית היא אחד מתחומי הפיזיקה המודרנית העוסק בחקר גרעין האטום ובתהליכי האינטראקציה הקורות בו.

רקע כללי:

המבנה הפנימי של האטומים התגלה בסוף המאה ה – 19, עד לנקודת זמן זו התייחסו לאטומים כחלקיקים נקודתיים בלי מבנה פנימי ושאינו ניתן לחלוקה. בשנת 1911 התגלה גרעין האטום על ידי ארנסט רתרפורד בעזרת ניסוי בו מדד את פיזור חלקיקי האלפא ומצא כי חלקיקים אלו מפוזרים רק באזור קטן של האטום.

המסקנה שהתקבלה מכך על ידי רתרפורד הייתה כי המטען החיובי של האטום נמצא במקום מרוכז אחד בגרעין קטן באמצע האטום ומטען שלילי סובב אותו.

ההתקדמות הגדולה בתחום חקר האטום קרתה עם פיתוח תורת היחסות הפרטית של הפיזיקאי אלברט איינשטיין ומכאניקת הקוונטים.

גרעין האטום:

פיזיקה גרעינית עוסקת למעשה בגרעין האטום המורכב משני סוגים שונים שלחלקיקים:

1. נייטרון – נייטרון הוא חלקיק בגרעין האטום שאינו נושא מטען. הנייטרון כבד מעט יותר מהחלקיק השני הפרוטון. הנייטרון יציב כל עוד הוא בתוך גרעין האטום, כאשר הוא יוצא מגרעין האטום הוא עובר תהליך של התפרקות, בהשפעה ישירה של הכוח הגרעיני החלש. תוצרי תהליך הפירוק הללו הם פרוטון, אלקטרון ואנטי נייטרינו שאין לו מטען או מסה כמעט לחלוטין.

2. פרוטון – חלקיק זה הנמצא בגרעין האטום הנושא מטען אלקטרון חיובי אחד. הוא משתייך למשפחת הבאריונים. המספר האטומי של יסוד כלשהו מציין את מספר הפרוטונים בגרעין והוא המהווה את ההבדל בין היסודות. מדענים רבים חלוקים בדעתם לגבי משך חייו האינסופי של הפרוטון.

מהם הכוחות הפועלים בגרעין האטום?

פיזיקה גרעינית מתארת את כל הכוחות הפועלים בגרעין האטום כתוצאה אחת של ארבעה כוחות יסודיים:

1. כוח גרעיני חזק – כוח זה פועל על חלקיקים הנקראים אדרוני. טווח הפעולה של הכוח החזק הוא 10.15 מטר. בפיזיקה הגרעינית קוראים למרחק זה פרמי.

2. הכוח האלקטרומגנטי – הוא עובדת בין שני חלקיקים הנושאים מטען חשמלי והוא השני בעוצמתו בכוחות היסוד.

3. כוח גרעיני חלש – אחראי על סוג מסוים ל רדיואקטיביות הקרוי קרינת בטא.

4. כוח הכבידה – משפיע על גופים בעלי מסה, אך חסר משמעות בגרעין האטום.