Нуклеарна физика

Из пројекта Википедија

Нуклеарна физика је грана физике концентрисана на језгро атома.

Тема укључује:

Јака нуклеарна сила
Радиоактивност
Модели језгра
- liquid drop model
- shell model
- interacting boson model
Фисија
Фузија
Нуклеарне реакције

Примене

[уреди] Историја

Радиоактивност је открио 1896. француски научник Хенри Бекерел док је радио на фосфоросцентним материјалима. Ови материјали светле у мраку након излагања светлу, и он је мислио да би сјај произведен у катодним зрачним цевима (cathode ray tubes) од стране X-зрака могао некако бити повезан са фосфоросценцијом. Зато је покушао да увије фотографску плочицу (plate) у црну хартију и да стави разне фосфоросцентне минерале на њу. Сви резултати су били негативни док није испробао коришћење уранијумових соли. Резултат са овим једињењима је било дубоко црњење плочице.

Ипак, убрзо је постало јасно да црњење плочице нема никакве везе са фосфоросценцијом јер је она црнела када је минерал држан у мраку. Такође не-фосфоросцентне соли уранијума па и металски (metallic) уранијум су поцрњивали плочицу. Било је јасно да постоји нека нова врста зрачења која је могла да прође кроз папир која је узроковала црњење плочице (У многим књигама пише да је Бекерел случајно открио радиоактивност.)

Испрва се чинило да је ово ново зрачење било слично недавно откривеним x-зрацима. Ипак каснија истраживања Бекерела, Пјера Кирија, Марије Кири, Ернеста Радерфорда и других су открила три различите врсте радиоактивности: алфа, бета и гама распад. Ови истраживачи су такође открили да многи други хемијски елементи имају радиоактивне изотопе.

Опасности радиоактивности нису одмах откривене. Акутно тровање радиацијом је брзо откривено, али је почетна претпоставка била да, као код ватре, ако се одмах не примети ефекат, нема опасности. Штаивше није се знало да ће ако се унесу у тело, радиоактивни материјали наставити да зраче унутар тела, често проузрокујући канцер или друге озбиљне проблеме. Многи лекари и фирме су почели да рекламирају радиоактивне супстанце као средство лечења; један посебно узбуњујућ пример је било лечење клистирањем радијумом. Марија Кири је пред смрт говорила против овакве врсте лечења, упозоравајући да ефекти радијације на људско тело још нису добро испитани.

За време Другог светског рата, се дошло на идеју да би се енергија коју радиоактивност ослобађа могла користити као оружје за масовно уништење. И силе осовине и савезничке снаге су започеле пројекте у циљу развоја оваквог оружја; Пројекат Менхетн у САД се на крају показао успешним. Две од прве три бомбе које су произведене су бачене на Јапан; тада је планирано да се производња убрза на око једну бомбу недељно, али се Јапан предао пре него што је још атомских бомби бачено.

За време Другог светског рата и у раном хладном рату је настављен развој нуклеарне технологије, док се мало пажње обраљало на дугорочне опасности радијације и радиоактивне контаминације. Јачи отпад настао производњом уранијума је складиштен у велике танкове са роком трајности од само пар деценија, и није било планова за дугорочније складиштење док је мање јаком отпаду допуштено да процури у земљиште без темељних прорачуна о дугорочним последицама. Многа нуклеарна оружја су тестирана у атмосфери (то јест изнад поввршине Земље), што је ослободило довољно радиоактивног материјала да веома значајно подигне светски ниво позадинског зрачења. Коначно је споразум о ограниченим пробама прекинуо ове пробе у САД и СССР-у (мада су подземне пробе настављене у обе земље, а Француска и Кина су наставиле атмосферске пробе још дуго времена).

Затим су развијени нуклеарни реактори за коришћење у подморницама, бродовима и за комерцијалну употребу. Од 1960-их, противници нуклеарне енергије су тврдили да дугорочно излагање ниским нивоима зрачења може да доведе до озбиљних здравствених проблема, и да радиоактивна контаминација из животне околине може да пређе на људе доводећи до оваквих дугорочних излагања. Ове тврдње су остале контроврезне, види linear no threshold model, radiation hormesis. Услед ових тврдње је јавна забринутост драматично порасла, сигурносне мере су појачане, а коришћење радиоактивних материјала попут торијума у плинским мрежицама (gas mantles) је смањено.

Јавна забринутост је знатно порасла услед нуклеарних незгода посебно оних у Три мајл ајленду (Three Mile Island) и Чернобиљу. Ова забринутост се у многим случајевима састоји из неналачког страха од свега што у свом имену садржи одредницу "нуклеарно". На пример, нуклеарно магнетно резонантна спектроскопија (nuclear magnetic resonance imaging spectroscopy) (НМРИ), која нема никакве везе са радиоактивношћу је преименована у магнетну резонанцу (magnetic resonance imaging) (МРИ) да би се се угушио јавни страх.

Радиоактивни изотопи и даље имају многе значајне примене, укључујући праћење биолошких процеса у људском телу за потребе дијагностике, очување хране у теглама убијањем бактерија и одређивање старости геолошких налаза базирано на проценама о брзини распада изотопа. Од ових примена, па до употребе нуклеарне енергије, нуклеарна технологија је још увек у широкој употреби упркос јавној забринутости. Изградња нових реактора се наставља, посебно у Азији, као и развој нових типова реактора који користе нуклеарну фисију и нуклеарну фузију.