دانلود مقاله بررسی انرژی اتمی در جهان امروز

اختصاصی از سورنا فایل دانلود مقاله بررسی انرژی اتمی در جهان امروز دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

 واژه اتم از کلمه یونانی اتموس به معنای ناشکستنی گرفته شده است که بعدها در زبان علمی، به «اتم»‌تبدیل شد.
اتم کوچکرین ذره هر چیز است. تصور اتم از دو هزار و پانصد سال پیش در ذهن اندیشمندان یوناین پیدا شد. لیوسیپوس Leucippus فیلسوف یونانی قرن پنجم پیش از میلاد نخستین کسی بود که عقیده داشت هر چیزی را می توان به تکه های کوچکتر از خود تقسیم کرد. او نخستین کسی بود که تئوری اتمی را بنیاد نهاد.
شاگرد او دموکریتوس Democritus که در زبان فارسی به دموکریت یا ذیمقراطیس نامیده می شود در اواخر قرن پنجم و اوایل قرن چهارم پیش از میلاد می زیست او همیشه شاد و خوشبین بود، و به فیلسوف خندان شهرت یافت وی نئوری اتم لیپوسیوس را پذیرفت. وی معتقد بود که همه جهان، از انواع گوناگون اتم تشکیل شده است و در فاصلة میان اتمها چیزی نیست، اتمهای جدا از هم به قدری کوچکند که دیده نمی شود، اما وقتی بهم بپیوندند چیزی را بوجود می آورند که ممکن است قابل دیدن باشد. چگونگی قرار گرفتن آنها در کنار یکدیگر در اجسام گوناگون فرق می کند.
دموکریتوس می اندیشید که اتمها، اگرچه می توانند آرایش یا شیوة قرار گرفتن خود را کنار یکدیگر تغییر دهند، نه به وجود می آیند و نه از میان می روند. با تغییر آرایش اتمها فقط چیزی به چیز دیگر تبدیل می شود.
وی حدود 70 سال زندگی کرد و نزدیک به 72 جلد کتاب نوشت که با گذشت زمان حتی یک نسخه از کتابهای او در دست نیست و اگر تئوری دموکریتوس بنام اوست به همین سبب است که کتابهای قدیمی دیگری که باقی مانده اند به دموکریتوس و تئوری او در بارة اتم اشاره کرده اند.
بعد از دموکریتوس فیلسوفان دیگری چون اپیکوئر Epicurur و لوکریتوس Lucretius نظرات او را پذیرفتند و به هواداران اتمیسم پیوستند. لوکریتوس منظومه ای فلسفی و آموزنده در بارة فیزیک که در بارة ماهیت اشیا است سروده است. اما با این همه مردم تصور اتم را نپذیرفتند و با از میان رفتن نوشته های آن دو، اتم به فراموشی سپرده شد.
در سال 1417 نسخه آسیب دیده از شعر لوکریتوس پیدا شد و مردم اروپا علاقه زیادی به نوشته های قدیمی پیدا کردند. در نتیجه نسخه های بسیاری از شعر لوکرتیوس رونویسی شد.
در سال 1454 یوهان گوتنبرگ Johann Gutenberg حروف چاپی را برای استفاده در ماشین چاپ در اروپا اختراع کرد، که سبب گردید با سرعت از هر کناب، نسخه های بسیاری تهیه شود و احتمال از بین رفتن کتابها کمتر شود. از جمله کتابهایی که به چاپ رسید شعرهای لوکریتوس بود. در نتیجه عده ای به موضوع اتم علاقمند شدند. که یکی از این علاقمندان پیرگاسندی Pierre Gassendi فیلسوف و ریاضی دان فرانسوی در نیمة قرن 17 میلادی بود. وی با نوشتن چندین کتاب مؤثر اندیشه اتمیسم را دوباره زنده گردانید و به تئوری اتمی اپیکور و لوکرتیوس جانی دوباره بخشید.
«گاسندی» معتقد بود که برای شناختن جهان، باید دست به آزمایش زد. یکی از کسانیکه با عقیده او آشنایی پیدا کرد شیمیدان انگلیسی بنام «رابرت بویل» Robert Boyle بود. او نخستین کسی بود که برای نشان دادن وجود اتم ها به آزمایش پرداخت. وی می گفت: عنصرهای شیمیایی با مواد مرکب فرق دارند و همچنین در رابطة میان فشار و حجم گازها به قانونی دست یافت، که آن را قانون بویل یا قانون بویل-ماریوت یا قانون ماریوت می نامند.
ادم ماریوت Edme Mariotte فیزیکدان فرانسوی اکتشافهای بسیاری در زمینة فیزیک مایعات کرد پانزده سال پس از بویل، قانون بویل را مستقلاً و به صورت کاملتر کشف کرد و اعلام داشت افزایش دما سبب انبساط هوا می شود و کاهش دما سبب تراکم هوا می شود. بنابراین قانون بویل هنگامی درست است که دما ثابت باشد. بنابراین، در فرانسه، قانون مربوط به رابطة حجم و فشار گازها را قانون ماریوت و گاهی قانون بویل – ماریوت می نامند.
تا اواخر قرن 18 شیمیدان ها با توجه به گفته بویل دست به آزمایش عنصرها زدند و توانستند 30 عنصر گوناگون را کشف کنند. در این دوره کوبالت، نیکل، اورانیوم نیز کشف شد و همچنین دانشمندان قرن هجدهم کشف کردند که هوا مخلوطی است از گاز اکسیژن و نیتروژن، که این دو هر کدام یک عنصرند.
در سراسر قرن هجدهم میلادی بیشتر شیمیدان ها اندیشه اتم را پذیرفته بودند و علاقه ای به اتم نشان نمی دادند و بیشتر به شیوة رفتاری عنصرها توجه می کردند.
در سال 1782 آنتوان لوران و لاوازیه Lavoisier ، Antoine Laurent شیمیدان فرانسوی و بنیانگذار شیمی جدید، قانون بقای ماده را کشف کرد وی با آنکه به اتم و پژوهش در بارة آن علاقمند نبود، اما با کشف قانون بقای ماده اندیشه وجود اتم را تأیید کرد.
ژوزف لویی پروست Joseph Louis Proust در سال 1799 قانون نسبت های معین را کشف کرد که نشان دهندة این بود که عنصرها همیشه به نسبت های کاملاً معین با هم ترکیب می شوند. او با اینکه به اتم و پژوهش در زمینة اتم علاقه ای نداشت اما قانون نسبت های معین او با اندیشه اتم جور درمی آمد.
در سال 1803 جان دلتون” John Dalton “ فیزیکدان و شیمیدان انگلیسی به تئوری اتمی جان تازه بخشید و جدول وزنهای اتمی را تنظیم کرد. و همچنین قانون نسبت های چندگانه یا قانون دالتون را کشف کرد. در این قانون نسبت های چندگانه هنگامی برقرار است که بخواهیم یک اتم یا دو اتم یا سه اتم از یک عنصر را با یک یک اتم از عنصر دیگر ترکیب کنیم. اما هرگز نمی توان با دو نیم اتم و نسبت هایی مانند آن ترکیبی بدست‌ آورد. دالتون فکر کرد که این موضوع آخرین گواه لازم برای نشان دادن این است که عنصرها از اتمهایی ساخته شده اند که به تکه های کوچکتر تقسیم نمی شوند.
دالتون در سال 1808 میلادی کتابی را انتشار داد و در آن اندیشه های خود را در بارة اتم بیان کرد.
پس از انتشار کتاب او شیمیدان ها یکی از پس از دیگری تصور وجود اتم را پذیرفتند و سرانجام همه شیمیدانها به وجود اتم معتقد شدند. بهمین سبب او را طراح تئوری اتمی و کاشف اتم می دانند.
در اواخر سال 1890 بتدریج تعدادی از پدیده های مطرح شده آن زمان قابل توجیه شدند و دو حادثه منجر به کشف هایی شد که عبارتند از کشف اشعه ایکس در سال 1895 توسط ویلهلم رونتگن آلمانی Wilhelm Roentgen و کشف یک اشعة غیرعادی ساطع شده از اورانیوم که باعث تیره شدن صفحه حساس عکاسی می گردید. این کشف توسط هنری بکرل فرانسوی Henri Becquerel در پاریس در سال 1896 صورت پذیرفت.
کشف ذرة باردار الکتریکی که الکترون نامیده شد توسط ژوزف جان تامسون انگلیسی Joseph John Thomson در سال 1897 که از بررسی و تحقیق تخلیه الکتریکی گازها در آزمایشگاه کاوندیش در کمبریج حاصل شده بود صورت گرفت. این نخستین طرح اتمی از اوست. تامسن اتم را به صورت کره ای پر از ماده می دانست که دارای بار الکتریکی مثبت است و عده ای الکترون در آن موج می زند. عدة الکترون ها به اندازه ای است که بار کلی اتم خنثی است.
در سال 1898 دو عنصر جدید دو عنصر رادیواکتیو یعنی رادیوم و پولونیوم که مانند اورانیوم از خود اشعه ساطع می کردند توسط مادام کوری و همسرش پیر کوری Madam Curie و Curie Pierre کشف شد.
این کشف در نتیجه یک بررسی و تحقیق حساب شده از مشاهدات بکرل بدست آمد. آنها این پدیده را رادیواکتیویته نامیدند.
تلاش طولانی خانواده کوری در یک انبار سرد با وسایل ناقص در مدرسه فیزیک در پاریس انجام گرفت آنها برای اثبات وجود «رادیوم» این ماده را از یک تن سنگ معدن اورانیوم جدا نموده و بدین ترتیب وجود این عنصر را مشاهده و اندازه گیری کردند. این موفقیت یک حماسه در تاریخ علوم بشمار می آید.
پس از مرگ پیر کوری در یک حادثه رویای خانواده کوری که تاسیس انستیتو رادیم در پاریس بود محقق شد. او بیشتر وقت خود را در این انستیتو روی رادیواکتیویته صرف کرد.
ارنست راترفورد Ernest Ruther Ford فیزیکدان انگلیسی در زلاندنو بدنیا آمد. وی در سال 1895 از نیوزیلند به کمبریج رفت و در همانجا با کشفیات بکرل و خانواده کوری آشنا شد و در تمام طول عمر به تحقیق در زمینة رادیواکتیویته پرداخت. وی همکاری خودش را با شیمیست جوان و برجسته فردریک سودی Frederick Soddy از دانشگاه آکسفورد آغاز کرد. مهارتهای سودی نقش مهمی در موفقیت او داشت. در طی دو سال که با هم همکاری داشتند بر پایة آزمایشهایی که انجام دادند ثابت کردند که ریشه اصلی ایجاد رادیواکتیویته تغییر خودبخودی یک اتم به اتم دیگر است. این کشف به معنای رد این اعتقاد قدیمی بود که عنوان می کرد اتمها توپهای کوچک غیرقابل تجزیه هستند که هیچوقت ماهیت عوض نمی کنند. در مقابل این ادعا در پدیده رادیواکتیویته مشاهده می کنیم که یک عنصر شیمیایی به عنصر دیگر تبدیل می شود. البته نه تبدیل سرب به طلا بلکه بعنوان مثال تبدیل رادیم به گاز نادر رادون، رادیم که بتدریج از بین می رود گفته می شود که تحت تلاشی رادیواکتیویته قرار گرفته است.
او تابشهای رادیواکتیویته را کشف کرد. وی تابشی را که از اورانیوم و توریوم ساطع می شد به سه دسته تقسیم کرد. و این سه نوع تابش را با نام سه حرف اول الفبای یونانی نامگذاری کرد. تابشی که بر اثر گذشتن از نزدکی آهنربا کمی خم می شود پرتوهای آلفا (= اشعه آلفا) نامید و تابشی را که بر اثر گذشتن از نزدیکی آهنربا خمیدگی بیشتری پیدا می کرد پرتوهای بتا (= اشعه بتا) نامید و تابشی را که گذشتن از نزدیکی آهنربا تأثیری بر آن تأثیر نداشت پرتوهای گاما (=اشعه گاما) نام نهاد.
او در یک لحظة به یاد ماندنی که یکی از همکارانش بمنظور بررسی ساختمان اتم، آنها را با ذرات کوچک باردار (ذرات آلفا) بمباران می کرد، تعدادی از ذرات در برخورد با اتم جهتشان تغییر می کرد و عده ای مخالف جهتی که وارد شده بودند منعکس می شدند. راترفورد این واقعه را با بکاربردن یک محفظة پانزده اینچی و بمباران کردن یک صفحه کاغذ شبیه سازی نمود. پس از انجام این آزمایش او عنوان کرد که تعداد محدودی از ذرات آلفا بایستی با نیروی بسیار قوی که در داخل اتمها وجود دارد رودررو قرار گیرند و این در حالی می تواند اتفاق بیافتد که هستة اتم دارای بار الکتریکی بسیار کوچکی باشد. اکثر ذرات آلفا از فضاهای خالی اطراف هستة اتم تقریباً بطور مستقیم عبور می کنند. اما ذرات آلفایی که شانس رسیدن به هستة اتم را پیدا می‌کنند منعکس می گردد. بدین وسیله ایدة اتم هسته ای بوجود آمد.
وی پروتون را در سال 1919 کشف کرد. او با کسانی چون هانس گایگر Hons Geiger محقق آلمانی که شمارنده گایگر را اختراع کرد و جرج فون هوسی George Von-Hevesy محقق لهستانی که طراح تعداد زیادی از روشهای رادیوشیمی بود و بالاتر از همه، دان نیلز بوهر Dane niels Bohr که شهرتش به پای راترفورد می رسید همکاری داشت. که هر کدام پس از جدا شدن از راترفورد مرکز تحقیقاتی جدیدی در زمینة رادیواکتیویته و هستة اتم تأسیس کردند.
در این مرحلة زمانی، در دو زمینة دیگر فیزیک در خصوص علوم اتمی پیشرفت های ارزشمندی رخ داد. اولین پیشرفت، تئوری نسبیت آلبرت انشتاین Albert Enishtein فیزیکدان و ریاضی دان آلمانی بود. در میان نتیجه های مختلف حاصل از این تئوری، معادله معروف مربوط به ارتباد ماده و انرژی است که معمولاً بصورت E=MC2 نشان داده می شود. بر مبنای این معادله می توان کفت که جرم و انرژی دو حالت از یک چیز یکسان هستند. مثلاً اگر یک گرم از ماده ای را به انرژی تبدیل کنیم، مقدار انرژی حاصل باندازة مقدار انرژیی خواهد بود که از یک بمب اتمی حاصل می شود. مقدار بسیار جزیی از این انرژی وقتی آزاد می شود که یک نوع اتم با انجام «تلاشی رادیواکتیو» به نوع دیگر تبدیل شود. مقدار بسیار بیشتری از انرژی حاصل از ماده، در راکتورهای اتمی و سلاحهای هسته ای آزاد می گردد.
اینشتین را از پدران عصر اتم دانسته اند. نظریات او در گسترش پژوهشهای اتمی تأثیر فراوان داشت. این پژوهش ها به ساختن نخستین بمب اتمی انجامید. شهرت انیشتن بیشتر به سبب «تئوری نسبیت» اوست.
دومین پیشرفت در این دوره ماکس پلانک Max Plank بود او با طرح این ایده که اتمها حامل مقداری انرژی هستند و اتمها فقط قادر هستند که مقدار معینی از انرژی را بگیرند یا دفع کنند قوانین تئوری کوانتایی را مطرح کرد.
در خصوص این تئوری نیلز بوهر در سن 26 سالگی از کپنهاک وارد کمبریج شد. او اعتقاد داشت که هستة اتم مطرح شده توسط راترفورد اگر از قانونی که برای دینام و موتورهای الکتریکی بخوبی عمل می کند تبعیت نماید نمی تواند دوام بیاورد. در مدل راترفورد الکترون همانند سیارات که بدور خورشید می گردند بدور هستة اتم در حال گردشند اما یک تفاوت وجود دارد. الکترونها بر خلاف سیاره ها دارای بار الکتریکی هستند. بر مبنای شاخه ای از فیزیک کلاسیک بنام الکترودینامیک، اگر الکترون ها طبق تظر راترفورد بدور هسته در گردش باشند بطور مداوم بایستی انرژی خود را بصورت تشعشعی از دست بدهند و در نهایت پس از تمام شدن انرژیشان در هسته سقوط کنند. در صورتیکه این اتفاق نمی افتد. بنابراین بویر شجاعانه ادعا کرد که الکترودینامیک برای الکترون در یک اتم مصداق ندارد. او چنین عنوان کرد که اتم در یک حالت ایستا قرار دارد که الکترون ها بدون از دست دادن انرژی بدور آن می چرخند.
او مدت چند ماه روی این ایده تعمق کرد تا اینکه در فوریه سال 1913 دانشجویی از کپنهاک توجه او را به قاعده معینی که سی سال قبل در مورد طیف اتم هیدروژن مشاهده شده بود جلب کردو این مسئله مانند پیدا کردن کلیدی برای حل یک معما بود. بر این مبنا بوهر نظریه خود را به این صورت جمع بندی کرد. یک اتم نه تنها در یک حالت ایستا بلکه در چندین حالت ایستا، اما با انرژیهای متفاوت می تواند وجود داشته باشد، که با جذب و یا از دست دادن یک کوانتم انرژی قادر است از یک حالت به حالت دیگر انتقال یابد. بر این اساس او معادلاتی تدیون نمود که برای چندین خط معین طیف اتم هیدروژن بطور دقیق تطبیق داشت.
تئوری بوهر این نظریه فیزیک کلاسیک را که معتقد است در طبیعت جهش وجود ندارد کنار زد.
در اوایل 1920 تئوری کوانتومی اولیه که بر مبنای ایده جهش کوانتومی بوهر قرار داشت به دو نوع مشکل برخورد کرد. اما ورنر هایزنبرگ Werner Heisenberg که به منظور کار با بوهر در سال 1924 از آلمان نزد وی آمده بود توانست راه خروج از این بحران را پیدا کند و ایده ای را مطرح کرد که به زودی به یک تئوری بنام مکانیک کوانتائی تبدیل گشت.
یکی دیگر از برجستگان برنامه هسته ای جان کاک کرافت John Coc Kraft است. او به رادیواکتیویته علاقه مند شد. وی از پیشگامان هستة اتم بود و برای کامل کردن بمب اتم کوشش بسیار کرد. و در شکستن هسته اتم نقش بسیاری داشته است. کاک کرافت و والتون وگامو که با ایدة بمباران هسته بوسیلة یک ذره با سرعت بالا، آشنا بودند یادداشتی برای راترفورد نوشتند و از آنجایی که ذرات بدون نیاز به عبور از مرز انرژی هسته، قادرند که به درون هسته وارد شوند، انرژی کمتری نیاز خواهند داشت. در این صورت ممکن است پتانسیلی در جدود چندصدهزار ولت کافی باشد.
بنابراین راترفورد به کاک کرافت و والتون اختیار داد تا گرانترین دستگاهی که تا آن زمان ساخته شده بود را جهت شتاب دادن پروتونها با هزینه ای در حدود 500 پاوند بسازند. کاک کرافت از تجربة مهندسی برق خود در این زمینه استفاده کرد.
کاک کرافت و دالتون توانستند هستة اتم لیتیم را توسط پروتون بمباران کنند. ذرة آلفای خارج شده از هدف تشخیص داده شد که مؤید نفوذ پروتون به درون هسته و شکافت هستة لیتیم بود. در نتیجه یک واکنش هسته ای و یک تبدیل هسته ای بصورت مصنوعی انجام گرفته بود.
در این زمان دو محقق آلمانی بنام های والتر بوته Walther Bothe و هربرت بکر Herbert Becker آزمایشهایی با اشعة آلفا بر فلز بریلیم انجام دادند و سپس خاصیت غیرعادی دیگر تشعشع بریلیم توسط داماد کوری «فردریک ژولیت» Fredric Joliot و دخترش ایرن در انستیتو رادیوم در پاریس کشف شد. آنها تصمیم گرفتند که از رادیوم موجود مقدار زیادی عنصر رادیواکتیو پلونیوم تهیه نمایند. آنها پولونیوم را با بریلیم مخلوط نمودند و بدینوسیله یک منبع قوی از تشعشع بریلیم بوجود آوردند و آنرا جهت مطالعه اثر تشعشع بر اتمهای هیدروژن که بطور شیمیایی در واکس پارافین پیوند دارند، مورد بررسی قرار دادند. در این بررسی آنها دریافتند که برخورد این اشعه، هستة هیدروژن (پروتونها) را بطور فوق العاده ای با سرعت زیاد از واکس پارافین بیرون می راند. اما این تشعشع اسرارآمیز بریلیم با این خواص غیرعادی چه بود؟
جیمز چدویک فیزیکدان انگلیسی James Chadwick تحت تأثیر انگیزه های راترفورد تصمیم گرفت این معما را حل نماید. او نشان داد که پدیدة مشاهده شده توسط ژولیت می تواند مانند برخورد یک گلولة بیلیارد با گلولة ساکن دیگر باشد. بنابراین، با انجام محاسبات بر این مبنا به این نتیجه رسید که تشعشع بریلیم ذراتی هستند که از نظر جرم تقریباً برابر وزن پروتون هستند ولی بار الکتریکی ندارند. او این ذرات جدید را نوترون نامگذاری کرد. و بدین ترتیب در سال 1913 نوترون را کشف کرد.
اگرچه کشف نوترون در زمان خودش چندان مورد توجه قرار نگرفت ولی باید قبول کرد که پیدا کردن این ذره مرحله ای اساسی جهت کشف راز انرژی هسته ای بود.
در سال 1932 در آمریکا هارولد اوری Harold C.urey و دو نفر دیگر از همکارانش اعلام کردند که ایزوتوپ دیگری از هیدروژن را شناسایی کرده اند که از نظر وزنی دوبرابر وزن هیدروژن معمولی است. وجود هیدروژن سنگین در هیدروژن معمولی و متعاقباً وزن آب سنگین نسبت به آب معمولی باعث تعجب فراوان در جهان علم شد.
مقدار هیدروژن سنگین که به دوتریم نیز موسوم بود در طبیعت بسیار کم است. در سال 1932 کشف دیگری در آمریکا بوقوع پیوست. چهار سال قبل پائول دیراک Paull Dirac بر مبنای تئوری محض پیش بینی کرده بود که ذره ای مانند الکترون اما با بار الکتریکی مخالف (بار مثبت بجای بار منفی) بایستی وجود داشته باشد.اینک در سال 1932 کارل اندرسن با مشاهده این ذرات که در اشعة کیهانی بطور متداوم به زمین می رسند از تئوری دیراک حمایت عملی نمود. وجود این ذرات با روشهای پیش رفته توسط پاتریک بلاکت Patrick Blackett و ژوزف اکشیالینی Guiseppe Occhialini مورد تأیید قرار گرفت. این ذرات بنام پوزیترون شناخته شدند.
کشف سال 1932 در واقع دو ذره دیگر به نامهای نوترون و دوترون (هسته اتم هیدروژن سنگین) را نیز جهت بمباران در آزمایشهای علمی در اختیار گذارد. بعلاوه اختراع ماشین شتاب دهنده جدیدی بنام سیکلوترون در سال 1930 توسط محقق آمریکایی بنام ارنست. او. لورنس Ernest O.Lawrence باعث شد که در رسیدن به بمب اتمی مؤثر افتد. در سال 1933 سیکلوترون بطور موفقیت آمیز جهت شتاب ذرات پروتون و دوترون با انرژی بالا بکار گرفته شد و بدین ترتیب ذرات نوترون بطور غیرمستقیم حاصل گردید که جهت بمباران نوترونی بکار گرفته می شد.
در همین اوان پیشرفت در علوم هسته ای ادامه یافت در سال 1934 کشف مهم دیگری در زمینه بمباران توسط ذره آلفا بوقوع پیوست.
فردریک و ایرن ژولیت یک سری آزمایشهایی را با منبع قوی پولونیمی که در اختیار داشتند انجام دادند. آنها متوجه شدند که بجز ذرات پروتون و نوترون که شناخته شده اند، بعضی از هدف ها پوزیترون تولید می کنند. این برای اولین بار بود که پوزیترون در اثر یک واکنش هسته ای در آزمایشگاه تولید می شد.
ژولیت به یکی از همکارانش گفت که وقتی صفحه آلومینیم بوسیله ذرات آلفای حاصل از منبع پولونیم بمباران می شود، دستگاه کایگر بصدا درمی آید. وقتی منبع پولونیم را دور می کنیم انتظار داریم که دستگاه از صدا بیفتد، ولی بر خلاف انتظار دستگاه برای چند دقیقه بصدا دادن ادامه می دهد و سپس به تدریج متوقف می شود.
آنچه اتفاق افتاده است خارج شدن ذرات پوزیترون از صفحه آلومینیم می باشد. این بدین معنی است که آلومینیوم رادیواکتیو شده است. این اولین ماده رادیواکتیو بود که بطور مصنوعی تهیه شده بود. در واقع ایزوتوپ فسفر رادیواکتیو با نیمه عمر کوتاه از بمباران آلومینیم توسط ذرة آلفا بوجود آمده بود. دو عنصر دیگر بر و منیزیم نیز نتیجه یکسانی دادند. پس از این کشف، تعداد زیادی از عناصر رادیواکتیو به صورت مصنوعی از این طریق تهیه شدند.
کاک کرافت و همکارانش شتاب دهنده پروتون را برای تهیه عناصر رادیواکتیو بکار گرفتند. اما آمریکاییها سیکلوترون که چند سال بعد بعنوان قویترین دستگاه برای این منظور شناخته شد مورد استفاده قرار دادند.
در میان کسانیکه تحت تأثیر نتایج ژولیت قرار گرفت انریکو فرمی Enrico Fermi فیزیکدان ایتالیایی بود که هشت سال بعد اولین راکتور هسته ای جهان را ساخت. تفکری که او را به این راه کشاند این بود که او تشخیص داد برای بمباران کردن، نوترون مناسب تر از آلفاست. نوترون بدلیل نداشتن بار الکتریکی توسط هسته، نه جذب و نه دفع می گردد. ذرات آلفا دارای بار الکتریکی مثبت هستند بنابراین ذرة آلفا بایستی انرژی زیادی داشته باشد که بتواند به انرژی دافعة هسته غلبه کند و به درون آن نفوذ یابد. بنابراین ذرات آلفا فقط قادرند به هسته هایی با بار الکتریکی کم، که منجر به نیروی دافعه کم خواهد شد، نفوذ کنند. و لذا دامنة تإثیر این ذرات فقط به چند عنصر محدود می گردد.
فرمی یک دستگاه کایگر ساخت و در عین حال در زیرزمین ادارة بهداشت عمومی، با یک گرم رادیوم یک منبع نوترونی نیز آماده کرد. سپس او به ترتیب از هیدروژن که سبک ترین عنصر بود شروع به بمباران کرد. در شش آزمایش اولی هیچ اتفاقی نیفتاد و به تدریج فرمی ناامید می شد. تا اینکه در آزمایش هفتم، با عنصر فلوئور تغییرات قابل ملاحظه ای مشاهده کرد و از آن پس عناصر زیادی را مورد بررسی قرار داد. در این موقع فرمی همکاران زیادی را به کمک دعوت کرد. او امیلیوسگره Emilio Segre را به بازار فرستاد تا هر تعداد عنصر شیمیایی که در بازار رم موجود است خریداری نماید.
سگره اولین شخصی بود که با مراجعه به مرکز تأمین مواد شیمیایی، خواستار فلزات کمیابی مانند روبیدم و سزیم شد.
در نهایت فرمی آزمایشهای خود را روی شصت عنصر از نود عنصری که تا آن زمان شناخته شده بود انجام داد و موفق شد که با بمباران نوترونی بیش از چهل عنصر را رادیواکتیو کند. او با وارد کردن نوترون در هستة اورانیوم، عنصر 93 را بدست‌آورد که پنتونیوم نامیده شد. سال بعد برونو پونتی کورو Bruno pontecorvo ایتالیایی و ادوآردو آمالدی Edoardo Amaldi با قرار دادن یک منبع نوترون در درون یک لوة نقره ای آن را بمباران کرد و بدین ترتیب پدیدة عجیبی را مشاهده نمودند. آنها متوجه شدند که اگر عمل اکتیو کردن روی یک میز چوبی انجام شود اکتیویته بیشتری در مقایسه با وقتی که بمیاران روی یک ورق فلزی صورت می گیرد، بوجود می آید. پس از انجام چندین آزمایش فرمی پیشنهاد داد که آزمایش را در حفره ای در درون واکس پارافین انجام دهند. در این حالت اکتیویته بسیار زیاد شد و به چندصد برابر افزایش یافت. فرمی عقیده داشت که ابتدا نوترون بکرات با اتمهای هیدروژن موجود در پارافین برخورد کرده و سرعتش کم می شود. در مرحلة دوم نوترون ها کند شده و در برخورد با فلز اکتیویته بیشتری در مقایسه با نوترون های سریع بوجود می آورند. او اعتقاد داشت که اتمهای هیدروژن در مقایسه با اتمهای دیگر بهتر نوتورن ها را کند کنند زیرا هیدروژن از نظر جرم تقریباً با نوترون برابر است. آنها آزمایش ساده ای را با آب که در یک لیتر آن تقریباً باندازه یک لیتر واکس پارافین، اتم هیدورژن وجود دارد انجام دادند.
در بعدازظهری منبع نوترونی همراه با لولة نقره ای را در استخر باغی که در پشت آزمایشگاه قرار داشت، قرار دادند و همانند آزمایشهای قبل اکتیویته زیادی بوجود آمد.
انجام یکسری آزمایش بیشتر نشان داد که اثر مشاهده شده به نقره محدود نمی شود و علت اصلی اکتیویته بوجود آمده توسط نوترون، بخاطر مواد هیدروژن دار است.
موادی مانند آب و واکس پارافین که می توانند سرعت نوتورن را کاهش دهند، امروزه کند کننده‌ها نامیده می شود. و در راکتورهای هسته ای اهمیت فراوانی دارند.
اتوفریش Otto frisch فیزیکدان اتریشی که تکنیک های هسته ای را از بلاکت آموخته بود، با دعوت بوهر همراه بلاکت به انستیتو بوهر آمد. او نقش زیادی در شکافت هسته و راه اندازی پروژه اتمی داشت. وی اعلام نیاز به یک منبع نوترون قوی را پیشنهاد داد و متعاقب آن از مردم درخواست یکصد هزار کرون (در حدود 5000 پاوند) برای خرید 6/0 گرم رادیم را کرد.
وی در 7 اکتبر 1935 بعنوان کادوی پنجاهمین سالگرد بوهر آنرا با انستیتوی وی اهدا کرد. این مقدار رادیم با پودر نرم شده بریلیم مخلوط گردید تا یک منبع نوترونی ساخته شود. فریش بعنوان مسئول این کار انتخاب شد وبه زودی این منبع نوترونی را برای بمباران نوترونی مواد مختلف بکار گرفت.
بوهر با علاقه زیادی نتایج کسب شده را دنبال می کرد. وی در اواخر سال 1935 به این نتیجه رسید که هسته بصورت خوشه ای از کره های کوچک پروتون و نوترون می باشد. این ذرات درتماس با یکدیگر در کنار هم باقی می مانند بطوری که آزادی حرکت خود را حفظ می کنند و می توان آنها را بیک قطره مایع تشبیه کرد. مجموعه ای از ذرات کوچک (اتم ها و مولکولها) بهم پیوسته که بطور مداوم در حرکت هستند.
بنابراین می توان انتظار داشت که هستة مقداری از خواص قطرات مایع را داشته باشد. این ابتدای شکل گیری جدید در مورد هستة اتم بود که بوهر و همکارانش در سال های بعد در مورد آن کار کردند.
چند سال بعد مدل قطره مایع جهت توجیه پدیدة فیسیون (پدیده شکافت هسته) بکار گرفته شد.
در سال 1938 دو دانشمند آلمانی بنام اتوهان Otto Hahn و لیزه ماتینر Lise Meitner بانوی فیزیکدان که عمه «اتوفریش» بود، دست به پژوهشهای گسترده ای در زمینة گوناگون فیزیک زدند. اتوهان توانست با کمک ماتینر در سال 1917 عنصر کمیاب رادیوآکتیو پروتاکتینوم را کشف کند، و در سال 1938 و با همکاری فریتس اشتراسمن Fritz Strassman توانستند هستة های اتم اورانیوم را با نوترون بمباران نمایند و به این نتیجه رسیدند که تعدادی از این هسته ها به دو قطعه هم اندازه شکافته می شوند و بدینسان موفق به شکافت هستة اورانیوم شدند. این پژوهش ها در ساخت بمب اتمی مؤثر بود.
خبر شکافت هستة اورانیوم به گوش لئوزیلادر Leo Szilard فیزیکدان مجارستانی رسید. وی به فیزیک هسته ای علاقمند بود وی با طرح اجرای واکنشی زنجیره ای به این نکته قابل توجه اشاره کرد که در این روند هسته های رادیواکتیو خود به خود فرو نمی پاشند، بلکه نوترونهای نفوذکننده مانند بمبهای کوچکی هستة اتم های بزرگتر را در هم می شکند.
در واقع نوترون شکافت هسته را باعث می شود و نوترون حاصل از شکافت هسته، واکنش زنجیره ای شکافت را ادامه می دهد. نوترون های حاصل از شکافت باعث بوجود آمدن شکافت های جدید شده و نوترون های حاصل مجدداً در شکاف های بعدی شرکت می کنند و این عمل به صورت زنجیره ای ادامه می یابد.
این شبکة زنجیری را می توان با یک شبکه اورژانس اعلام خطر مقایسه کرد به عنوان مثال اگر یک نفر زنگی را به صدا درآورد با شنیدن صدای زنگ پنج نفر دیگر هر یک پنج زنگ را به صدا درمی آورند بهمین ترتیب باز پنج نفر دیگر هر یک پنج زنگ را به صدا درمی آورند و این عمل همچنان ادامه می یابد و به زودی صدای زنگها گسترش وسیعی پیدا خواهند کرد.
دانشمندان دیگری که در بارة اتم و ساختن بمب اتمی تلاش کردند می توان از نیلس هنریک داوید بور Niels Henrik David Bohr دانشمند دانمارکی نام برد. شهرت او بیشتر نظریه هایش در زمینة ساختمان اتم است. وی در سال 1913 در بارة ساختمان اتم طرحی داد که در آن زمان موفق ترین طرح به شمار می رفت. این طرح نخستین اقدام موفقیت آمیزی بود که ساختمان اتم را در طیف سنجی مورد استفاده قرار می داد. از این گذاشته، اطلاعات به دست آمده از طیف سنجی را برای توضیح ساختمان درون اتم به کار می بست. وی در پژوهشهایی که به ساختن بمب اتمی انجامید همکاری کرد. وی پیوسته در راه گسترش کاربرد انرژی اتمی در راه صلح جویانه می کوشید.
رابرت اپنهایمر Robert Oppenheimer دانشمند آمریکایی در رشتة فیزیک نظری بود. وی با گروه دیگری از دانشمندان چند سال وقت صرف کرد تا اورانیوم 235 و پلوتونیوم فراهم آورد و بمب اتمی بسازد.
نخستین انفجار اتمی در نزدیکی پایگاه هوائی الاموگوردو (Alamogordo) در نیومکزیکو انجام گرفت که انفجار گرفت که انفجار مهیبی بود. اپنهایمر، پس از بمباران اتمی ژاپن از هواداران جدی کنترل بین المللی سلاحهای اتمی شد و با ساختن بمب ئیدروژنی مخالفت کرد و بهمین سبب سنای آمریکا، او را برای امنیت کشور خطرناک دانست و از کار برکنار کرد.
دو بمب اتمی دیگر نیز تهیه شده بود. در آن تاریخ آلمان تسلیم شده بود اما ژاپن همچنان به جنگ ادامه می داد. در روز 24 ژوئیه سال 1945 ترومن رئیس جمهور آمریکا دستور پرتاب اتمی را به ژاپن صادر کرد. در روز 26 ژوئیه به ژاپن هشدار داده شد که اگر تسلیم نشود تهدید فوری و تخریب محض در انتظارش است ولی ذکری از سلاحهای هسته ای نشد.
برخی از بزرگان با نفوذ ژاپن درخواست صلح کردند، اما روز 28 ژوئیه نخست وزیر ژاپن اولتیماتوم آمریکا را غیرقابل قبول اعلام کرد.
در روز 6 اوت 1945 بمب اتمی بوسیلة بمب افکن 29-B همراه دو هواپیمای همراهی کننده روی هیروشیما پرتاب شد.
خلبان بمب افکن ابتدا شعلة انفجار را مشاهده کرد و پس از برخورد دو ضربه که به هواپیمایش وارد آمد. (یکی موج مستقیم و دیگری منعکس شده از زمین) را احساس کرد و متعاقب آن توده عظیمی از ابر به ارتفاع 35000 پا تشکیل شد. این تودة ابر تا فاصلة 363 مایلی هنوز قابل رویت بود.
آمار روز بعد نشان می داد که 60 درصد شهر تخریب شده است. شهرداری هیروشیما حداقل -/000/140 نفر کشته شدگان را به رئیس سازمان ملل گزارش داد. سپس در روز 9 اوت 1945 بمب پلوتونیوم با بمب افکن 29-B به سمت ناکازاکی پرتاب شد و 44 درصد شهر تخریب گردید. دولت ژاپن به ناچار تسلیم شد و جنگ جهانی دوم پااین پذیرفت.
آنچه حائز اهمیت است این است که حملات بمب اتمی از لحاظ تعداد کشته شدگان و مناطق ویران شده در مقایسه با حملات هوایی معمولی که در هامبورگ و شهرهای دیگر آلمان و کشته شدن 83000 نفر در آاتش سوزی حمله مارس 1945 در توکیو متفاوت نبود. ولی تفاوت در این بود که تنها با یک بمب اتمی در چند ثانیه نتایج مشابهی را به بار آورد. عوارض ناشی از این محصول نهایی حاصل از تشعشعات همراه با جراحات و سوختگیها و خرابی و مرگ و میر بندریج بر اثر گذشت زمان عمق فاجعه را نشان داد.
بسیاری از دانشمندان نظر دادند که بمب اتمی هیروشیما و ناکازاکی تباه کردن یک تجربه بود. دو نفر از کسانی که تصور می شد مشخصاً مسئولیت مستقیم در خلق بمب اتمی را داشتند (فریش و بوهر) پس از جنگ بار سنگینی را بر دوش کشیدند و از هرگونه شوق و ذوقی عاری شدند.

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله   43 صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید