هستوي غبرګون

په هستوي فزيک او هستوي کېميا کې، يو هستوي غبرګون هغه پروسه ده، په کومه کې چې دوه هستې، يا يوه هسته او يوه بهرنۍ فرعي اتومي ذره، د یو يا زياتو نويو هستو د پیدا کولو لپاره سره ټکر وکړي. په همدې بنسټ، يو هستوي غبرګون بايد لږ تر لږه د دې لامل وګرځي چې يوه هسته په بله هسته بدله کړي. که يوه هسته له بلې هستې يا ذرې سره تعامل کوي او له دې وروسته سره جلا کېږي، بې له دې چې د کومې هستې نوعيت بدل کړي، نو دې عمل ته په ساده ډول د هستوي غبرګون پر ځای د هستوي تېتېدنې (خپرېدل) نوم ورکول کېږي.

په اصولو کې، شونې ده چې په يو غبرګون کې له دوه وو څخه د زياتو زرو ټکر شامل وي، خو له دې امله چې له درې وو څخه د زياتو هستو په يو وخت او يو ځای کې د ټکر شونتيا د دوه هستو د ټکر په پرتله ډېره کمه ده، دا ډول يوه پېښه په غېر معمولي ډول شاذه وي (د بېلګې په ډول درې ګوني الفا وګوره، چې د درې هستو د هستوي غبرګون عمل ته ډېر نژدې دی). د «هستوي غبرګون» اصطلاح يا خو د کومې دويمې ذرې سره د ټکر له امله پيدا شوې هستې د بدلون لور ته اشاره کوي، يا د کوم ډول ټکر له منځ ته راتګ پرته د يوې هستې د ناڅاپي بدلون لور ته اشاره کوي.

طبيعي هستوي غبرګون کايناتي شعاوو او د مادې تر منځ په تعامل کې موندل کېدای شي، او هستوي غبرګون په مصنوعي ډول د هستوي انرژۍ د تر لاسه کولو لپاره کارول کېدای شي، له غوښتنې سره او په یوه تنظيم وړ اندازه. د وېشل کېدو وړ توکو کې هستوي ځنځيري غبرګون، د هستوي تحريک شوي وېش (ماتېدنې) لامل ګرځي. د سپکو عناصرو بېلا بېل هستوي ويلې کېدلو غبرګونونه د لمر او ستورو د انرژۍ پيدا کولو ته ځواک ورکوي.

تاريخ

په ۱۹۱۹ز کال کې، «ارنسټ رودرفورډ» د مانچستر په پوهنتون کې په اکسيجن د نايټروجين د بدلولو د چارې په پوره کولو بريالی شو، په دې ډول چې په نايټروجين 14N + α → 17O + p يې د هدايت شوي الفا ذرو استعمال تر سره کړ. دا د يو تحريک شوي هستوي غبرګون لومړۍ لیدنه وه، دا معنا چې يو داسې غبرګون، په کوم کې چې له يوې تجزيې (تخريب) څخه ذرې د دې لپاره کارول شوي دي چې په بله اتومي هسته يې بدلې کړي. بالاخره، په ۱۹۳۲ز کال کې، په کيمبريج پوهنتون کې، د رودرفورډ همکارانو جان کاکرافټ او ارنسټ والټن په بشپړ ډول مصنوعي هستوي غبرګون او هستوي بدلون تر لاسه کړل، چا چې په مصنوعي ډول تېز شوي پروټونونه د لیتيم-۷ پر ضد استعمال کړل او په دې ډول يې هسته په دوه الفا ذرو ووېشله. دا کارنامه د «د اتوم وېشلو» په نوم وپېژندل شوه، که څه هم دا هستوي چاودنې نوی غبرګون نه و، کوم چې وروسته (په ۱۹۳۸ کې) الماني ساينسپوهانو اټو هان، ليز ميټنر او فرټرز سټراسمين په درندو عناصرو کې وموند.^[۱]

د هستوي غبرګون معادلې

هستوي غبرګونونه کيمياوي معادلو ته ورته بڼه کې لېدل کېدای شي، د کوم لپاره چې د معادلې د هر اړخ لپاره بايد غېر متزلزله کتله متوازنه وي، او د کوم لپاره چې بايد د ذرو بدلون د بقا د ځانګړو قوانينو پيروي وکړي، لکه د چارج او بيريون شمېر بقاء (د ټولې اتومي کتلې شمېر). د دې تصور يوه بېلګه په لاندې ډول ده:

⁶ ₃Li	+	² ₁H	→	⁴ ₂He	+	⁴ ₂He .

کتله، چارج او د کتلې شمېرې لپاره د پورتنۍ معادلې د متوازن کولو موخه بايد ښي لور ته د دويمې هستې اتومي شمېر ۲ او د کتلې شمېر ۴ وي؛ په همدې بنسټ دا هيليوم-۴ دی. له همدې امله بشپړه معادله په لاندې ډول لوستل کېږي:

⁶ ₃Li	+	² ₁H	→	2 ⁴ ₂He .

يا په ډېر ساده ډول په دې بڼه:

⁶ ₃Li	+	² ₁H	→	2 ⁴ ₂He .

په پورته ورکړل شوې طريقه کې، د بشپړې معادلې د کارولو پر ځای، په ډېرو حالاتو کې د هستوي غبرګون د تشريح کولو لپاره د يو لنډ تصوراستعمال کېدای شي. د A(b,c)D شکل دا بڼه د A + b توليدونکي c + D سره برابر دی. د عامې رڼا ذرې عموماً په دې لنډيز کې مخفف کېدای شي، عموماً P د پروټون، n د نيوټرون، D د ډيوټرون لپاره، α د الفا زرې يا هيليوم-۴ استازولي کوي، β د بيټا ذرې يا اليکټرون لپاره، γ د ګاما فوټون لپاره او داسې نور. پورتنی غبرګون به په دې ډول وليکل شي ⁶Li(d,α)α.^[۲]^[۳]

د انرژۍ ساتنه

شونې ده چې حرکي انرژي د غبرګون په دوران کې ازاده کړای شي (ايکسوترمک غبرګون) يا شونې ده چې د غبرګون لپاره حرکي انرژي وړاندې کړای شي (انډوترمک غبرګون). شونې ده چې د دې محاسبه د ډېرې کره ذرې ارامو کتلو جدول ته په مراجعې سره وشي، کوم چې لاندې ورکړل شوی دی: د مراجعې د جدول تر مخې، هسته، د ۶.۰۱۵ اتومي کتلې واحدونو معياري اتومي وزن لري (چې د u په بڼه لنډيز شوی)، ډيوټيريم 2.014 u او هيليم-۴ هسته 4.0026 u لري. په همدې بنسټ:^[۴]

د انفرادي هستې د پاتې کتلې مجموعه = 6.015 + 2.014 = 8.029 u;
په دوه هيليوم-هستې مجموعي پاتې کتله = 2 × 4.0026 = 8.0052 u;
ورکه پاتې کلته = 8.029 – 8.0052 = 0.0238 هستوي کتلې واحدونه دي.

په هستوي غبرګون کې، مجموعي (نسبيتي) انرژي خوندې پاتې کېږي. له همدې امله «ورکه» پاتې کتله بايد په غبرګون کې د ازادېدونکې حرکي انرژۍ په توګه دويم ځل بیا ښکاره شي؛ د هغې سرچينه هستوي نښلونکې انرژي ده. د انشټاين د لويې پيمانې انرژۍ د معادلې د فارمولې E = mc2 په کارولو سره، د ازادېدونکې انرژۍ د اندازې ټاکنه کېدای شي. موږ تر ټولو دمخه د يوې اتومي کتلې د واحد برابرې انرژۍ ته اړتيا لرو:

1 u c² = (1.66054 × 10⁻²⁷ kg) × (2.99792 × 10⁸ m/s)²

= 1.49242 × 10⁻¹⁰ kg (m/s)² = 1.49242 × 10⁻¹⁰ J (joule) × (1 MeV / 1.60218 × 10⁻¹³ J)

= 931.49 MeV,

so 1 u c² = 931.49 MeV.

په همدې بنسټ ازاده شوې انرژي 0.0238 × 931 MeV = 22.2 MeV ده.

په جلا ډول روښانه کړای شوې ده: کتله تر ۰.۳٪ پورې راکمه کړای شوې ده، چې له 0.3% of 90 PJ/kg is 270 TJ/kg سره برابره ده.

دا د هستوي غبرګون لپاره د انرژۍ يوه ستره اندازه ده؛ دا مقدار دومره ستر دی، ځکه چې د هيليم-۴ د هستې د يو نيوکلون پر سر نښلونکې انرژي په غېر معمولي ډول ډېره ده، ځکه چې He-4 هسته «غبرګ جادو» دی. (He-4 هسته په غېر معمولي ډول مستحکمه ده او له همدې امله په سختۍ سره نښتې ده، د کوم له امله چې هيليم اتوم غېر فعال دی: په He-4 کې د پروټون او نيوټرون هره جوړه، 1s هستوي مدار په دې ډول نيسي، څه ډول چې په هيليم اتوم کې د اليټرونونو يوه جوړه په يو ډک 1s اليکټرون مدار قبضه لري).د پايلې په توګه، د الفا ذرې، د هستوي غبرګون په ښي لاس اړخ کې په کثرت سره راڅرګندېږي.

په هستوي غبرګون کې ازادېدونکې انرژي په بنسټيز ډول درې طريقو څخه په یوه راڅرګندېدای شي:

د توليد د ذرو حرکي انرژي (د چارج شوي هستوي غبرګون د توليداتو د حرکي انرژۍ برخه نېغ په نېغه په اليکټروسټاټک انرژۍ بدلېدای شي)؛^[۵]
د ډېرو زياتو انرژي پروټونونو خوشې کېدل، کومو ته چې د ګاما وړانګې وايي؛
شونې ده چې يو څه انرژي په هسته کې پاتې شي، شبه ثابته (ميټاسټيبل) انرژۍ د کچې په توګه.

کله چې د تولید هسته شبه ثابته (ناپيداراه) وي، نو د دې د اتومي شمېر په مخ کې د يو ستوري ("*") په اېښودلو سره ښودل کېږي. په پايله کې انرژي د هستوي تجزيې په مټ ازادېږي.

سرچينې

↑ Cockcroft and Walton split lithium with high energy protons April 1932. Archived 2012-09-02 at the Wayback Machine.
↑ The Astrophysics Spectator: Hydrogen Fusion Rates in Stars
↑ Tilley, R. J. D. (2004). Understanding Solids: The Science of Materials. John Wiley and Sons. p. 495. ISBN 0-470-85275-5.
↑ Suplee, Curt (23 August 2009). "Atomic Weights and Isotopic Compositions with Relative Atomic Masses". NIST.
↑ Shinn, E.; Et., al. (2013). "Nuclear energy conversion with stacks of graphene nanocapacitors". Complexity. 18 (3): 24–27. Bibcode:2013Cmplx..18c..24S. doi:10.1002/cplx.21427.

[1] Cockcroft and Walton split lithium with high energy protons April 1932. Archived 2012-09-02 at the Wayback Machine.

[2] The Astrophysics Spectator: Hydrogen Fusion Rates in Stars

[3] Tilley, R. J. D. (2004). Understanding Solids: The Science of Materials. John Wiley and Sons. p. 495. ISBN 0-470-85275-5.

[4] Suplee, Curt (23 August 2009). "Atomic Weights and Isotopic Compositions with Relative Atomic Masses". NIST.

[5] Shinn, E.; Et., al. (2013). "Nuclear energy conversion with stacks of graphene nanocapacitors". Complexity. 18 (3): 24–27. Bibcode:2013Cmplx..18c..24S. doi:10.1002/cplx.21427.

[۱]

[۲]

[۳]

[۴]

[۵]