Πέμπτη, 26 Μαΐου 2011

Ξαναγράφοντας τα σχολικά βιβλία: Σύγχυση πάνω από πυρηνική σχάση

Ξαναγράφοντας τα σχολικά βιβλία: Σύγχυση πάνω από πυρηνική σχάση

 Έχουμε φτιάξει την ατομική βόμβα. Έχουμε φτιάξει τους αντιδραστήρες (δες εδώ) που μας προσφέρουν τεράστια ποσά ενέργειας με χαμηλές εκπομπές άνθρακα. Αν αυτό σας φαίνεται αξιοσημείωτο, γίνεται πολύ περισσότερο, όταν συνειδητοποιήσουμε ότι η όλη επιχείρηση της πυρηνικής σχάσης βασίζεται σε μια παρεξήγηση.
Αυτό το πολύ νομίζαμε ότι γνωρίζαμε: όταν ένα ασταθές στοιχείο υποβάλλεται σε σχάση, θα διαχωριστεί σε περίπου ίσα μέρη, και αν αυτό δεν συμβαίνει, οφείλεται στους "μαγικούς" αριθμούς. Αυτοί οι αριθμοί ξεπηδούν από τις θεωρίες της πυρηνικής φυσικής και μας λένε ποιοι πυρήνες είναι σταθεροί. Το μοντέλο που έχουμε για τους πυρήνες είναι αυτό της σταγόνας, που τους θεωρούμε σαν ένα είδος παράξενου παχύρρευστου υγρού. Όταν αυτό το μοντέλο δεν αποδίδει αρκετά τα επιθυμητά αποτελέσματα, προσθέτουμε σε αυτό «φλοιούς» που, σαν τους φλοιούς των ατόμων όπου στοιβάζονται τα ηλεκτρόνια, κατέχουν κι αυτοί ένα ορισμένο αριθμό πρωτονίων και νετρονίων.

Ακριβώς όπως ένα άτομο με ένα γεμάτο ηλεκτρόνια εξωτερικό φλοιό (ή στιβάδα) είναι ένα παράδοξο μη δραστικό ευγενές αέριο, έτσι κι ένα εξωτερικό πυρηνικό κέλυφος με τον σωστό αριθμό πρωτονίων και νετρονίων φτιάχνει έναν πυρήνα σταθερό με μαγικό τρόπο. Έτσι, αν ένα άτομο δεν διαχωρίζεται ακριβώς στο μισά, θα προτιμήσει ο αρχικός πυρήνας να διασπαστεί ώστε να φτιάξει δύο πυρήνες με μαγικούς αριθμούς.
Πέρυσι, οι ιδέες αυτές είχαν τεθεί σε δοκιμή στο ISOLDE, μια συσκευή για την κατασκευή σπάνιων ραδιενεργών ισοτόπων στο CERN, για να προβλέψουν την έκβαση της σχάσης του ισοτόπου υδραργύρου-180. Η διαίρεση του υδραργύρου-180 δίνει δύο όμοιους πυρήνες ζιρκονίου-90, οι οποίοι απλώς τυχαίνει να έχουν ένα μαγικό αριθμό νετρονίων και ένα σχεδόν μαγικό αριθμό πρωτονίων. Λαμβάνοντας υπόψη όλα αυτά, λέει ο Phil Walker από το Πανεπιστήμιο του Surrey στο Ηνωμένο Βασίλειο, περιμέναμε αυτό το αποτέλεσμα της διάσπασης.
 Δυστυχώς, ο υδράργυρος-180 δεν παίζει με τους κανόνες. Διαιρείται ασύμμετρα στο ισότοπο ρουθήνιο-100 με ένα ευδιάκριτα μη μαγικό πυρήνα  και στο κρυπτό-80.
«Είναι έκπληξη για μας το γεγονός ότι μια διαδικασία τόσο βασική όπως η σχάση, προφανώς δεν συμφωνεί με ό,τι αναμένεται», λέει ο Walker. Ο ξεχασμένος παράγοντας, προτείνει η ομάδα του ISOLDE, είναι ο χρόνος. Όταν ένας πυρήνας διασπάται, αυτός επιμηκύνεται και εμφανίζεται με ένα στενό λαιμό ανάμεσα σε δύο λοβούς . Μερικοί πυρήνες, ίσως, απλώς δεν μπορούν να φθάσουν σε μια συμμετρική ισορροπία πριν κοπεί αυτός ο λαιμός. Αλλά όσον αφορά για το ποιοι πυρηνικοί παράγοντες το καθορίζουν – εκεί, υπάρχει διχογνωμία στους φυσικούς.
και λίγη περισσότερη θεωρία . .. 

Σχάση πυρήνων: όταν νετρόνια μικρής ενέργειας προσβάλλουν πυρήνες ουρανίου 235 διασπώνται σε δύο άλλους μεσαίου βάρους πυρήνες με ταυτόχρονη εκπομπή νετρονίων. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται σχάση, συμβαίνει δε και με άλλους πυρήνες.
Μοντέλο της σταγόνας: το μοντέλο αυτό θεωρεί ότι τα νουκλεόνια κινούνται άτακτα και συγκρούονται μέσα στον πυρήνα, όπως τα μόρια σε μία σταγόνα νερού. Το μοντέλο αυτό δεν μπορεί να ερμηνεύσει το πυρηνικό spin και την μαγνητική ροπή των πυρήνων. Προτάθηκε από τον Bohr το 1936.
Μοντέλο των φλοιών : το μοντέλο αυτό θεωρεί ότι τα νουκλεόνια δεν κινούνται άτακτα στον πυρήνα αλλά διαγράφουν τροχιές όπως περίπου στα άτομα τα ηλεκτρόνια.

Πηγή: New Scientist 
Εισαγωγή στη Σύγχρονη Φυσική Ι. Γραμματικάκη

Μετάφραση physics 4u 

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου

Άλλα θέματα

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...