فیزیک هسته ای پدر فیزیک ذرات بنیادی

[d-a-r-y-a 133]

واژه فیزیک، یک کلمه یونانی Physike به معنای دانش طبیعت است. رشته فیزیک در حال حاضر شاخه ها و گرایش های متعددی همچون فیزیک هسته ای، فیزیک اتمی، فیزیک حالت جامد و مولکولی، فیزیک لیزر، فیزیک نجومی، فیزیک ذرات بنیادی، فیزیک پزشکی و نا نو فیزیک دارد.

 

اما در این میان فیزیک هسته ای و کاربردهای این علم نوین از اهمیت بسزایی برخوردار است.

تاریخ آغاز فیزیک هسته ای را می توانیم از کشف رادیو اکتیویته (پرتوزایی) از سوی بکرل در سال ۱۸۹۶ یا ظهور فرضیه رادرفورد مبنی بر وجود هسته در اتم ها در سال ۱۹۱۱ بدانیم. در هرحال، به روشنی معلوم است که مطالعات تجربی و نظری فیزیک هسته ای نقش برجسته ای در توسعه فیزیک قرن بیستم ایفا کرده است.

به علاوه فیزیک هسته ای فنونی در اختیار ما قرارداده است که در زمینه های علمی دیگر ازجمله در فیزیک اتمی و فیزیک حالت جامد، نیز کاربرد وسیعی پیدا کرده است. پژوهش های آزمایشگاهی، فیزیک هسته ای را برای حل انواع بسیار گوناگونی از مسائل، از برهم کنشی کوارکها (بنیادی ترین ذره که ماده از آن ساخته می شود) گرفته تا فرآیندهای نخستین مراحل تکامل جهان که پس از «مهبانگ» اتفاق افتاده است، به کاربرده اند.

فیزیکدان ها امروزه از فنونی که در آزمایشگاه های فیزیک هسته ای آموخته اند برای تشخیص و درمان بیماری ها در انسان ها بدون این که نیازی به جراحی باشد، بهره برداری می کنند.

اما از سوی دیگر هم برخی از فنون فیزیک هسته ای تجربی در ساختن سلاح های ترسناکی مورداستفاده قرار می گیرد که منظور از تولید آنها کشتار توده ای از انسانهاست و ادامه تولید و تکثیر آنها تهدیدی جدی برای آینده بشریت محسوب می شود. آسان نیست که هیچ علم دیگری را با این علم که طیف گسترده ای از کوچکترین ذرات میکروسکوپی تا موجودات کیهانی را شامل می شود، مقایسه کنیم.

● فیزیک هسته ای پدر فیزیک ذرات بنیادی

به هرحال فیزیک هسته ای را می توان ازسویی فرزند شیمی و فیزیک اتمی و از سوی دیگر پدر فیزیک ذرات بنیادی به شمار آورد.

فیزیک هسته ای اگرچه اکنون نقش محوری اش را در جست وجوی اجزای بنیادی ماده از دست داده است ولی هنوز هم برای درک برهم کنشی های بنیادی از آزمایش های هسته ای استفاده می شود. تحقیق درخواص هسته ها و قوانین حاکم بر ساختار هسته ای، به نوبه خود زمینه فعال و باروری از پژوهش های فیزیکی است. ابزارهای مفیدی مانند آشکارسازها، تنظیم کننده های ضربان قلب و وسایل تصویرگر پزشکی ازجمله دستاوردهای عملی این پژوهش ها است. اگرچه در اذهان عمومی اغلب مردم در طول نیم قرن گذشته، این علم یادآور انفجارات اتمی بمباران هیروشیما و ناکازاکی و کشتار وسیع انسان های بی گناه و یا تولید راکتورهای اتمی برای تولید برق است، اما باید دانست استفاده های صلح آمیز از این علم نوین شامل موارد متعدد دیگری است که به اختصار به آنها اشاره می شود.

تولید برق و شیرین کردن آب دریاها ، استفاده از رادیوایزوتوپها در پزشکی، صنعت و کشاورزی ، استفاده از پرتوهای ناشی از فرآیندهای هسته ای در پزشکی، صنعت و کشاورزی ، تولید گونه هایی از محصولات غذایی دارای حاصلخیزی بیشتر، تولید گونه های مقاوم نسبت به آفات و کم آبی ، استفاده مؤثرتر از منابع آبی و جمع آوری آنها ، کنترل و نابودی آفات، جلوگیری از فساد محصولات در هنگام نگهداری، تصویربرداری، تشخیص، پیش بینی و درمان برخی بیماری ها درنتیجه استفاده از پرتودهی و رادیو ایزوتوپها، تسهیل عملیات اکتشاف و استخراج معادن زیرزمینی نفت و گاز، تشخیص محل نشت سیالات در لوله ها و مخازن، تعیین میزان خوردگی فلزات، اندازه گیری دقیق قطرسنجی، ضخامت سنجی و سطح سنجی، تعیین فرسودگی غشای داخلی کوره های صنعتی، استفاده از اثرات متقابل پرتوها با مواد برای بهینه سازی عملکرد آنها در صنعت از مهم ترین دستاوردهای علوم و فنون هسته ای است.

● عامل تعیین کننده در برنامه های زیربنایی

این علم نوین در حال حاضر به صورت یک عامل مهم و تعیین کننده در برنامه های زیربنایی اکثر کشورهای جهان نقش ایفا می کند. امروزه تأثیر تکنولوژی هسته ای در گسترش دانش بشری، تسلط بر طبیعت، تأمین رفاه و پیشرفت زندگی بشر غیرقابل تردید است. هم اکنون صدها نیروگاه هسته ای در جهان فعالند و انرژی برخی کشورها مانند فرانسه عمدتاً از برق هسته ای تأمین می شود.بدین ترتیب درواقع می توان برای فیزیک هسته ای سه نقش مختلف درنظر گرفت:

۱) کاوش در قلمرو ذرات بنیادی ماده و برهم کنشی آنها

۲) رده بندی و تفسیر خواص هسته ای

۳) طراحی روش ها و ابزارهای فنی پیشرفته برای خدمت به جوامع بشری

به هر حال در موضوع گسترش اورانیوم و پلوتونیم باید توجه داشت هر کشوری که مصمم به کسب مواد شکافای درخور مصارف نظامی باشد برای رسیدن به هدف خود نیازی به داشتن یک برنامه انرژی هسته ای ندارد. اورانیوم ۲۳۵ را می توان از غنی سازی اورانیوم طبیعی و با فرآیندهای غنی سازی ساده تر و ارزان تر به دست آورد برای بعضی کشورها ممکن است به دست آوردن ذخایری از اورانیوم - ۲۳۵ با این روش ساده تر از جدا کردن پلوتونیوم - ۲۳۹ از سوخت مصرف شده راکتور باشد.

بنابراین روا نیست گفته شود کاربرد وسیع توان هسته ای تنها عامل گسترش تسلیحات هسته ای در جهان است. در غیاب توان هسته ای، هر کشور با دسترسی به اورانیوم و ظرفیت غنی سازی می تواند سلاح هسته ای بسازد. توسعه غنی سازی لیزری به صورت یک فرآیند صنعتی، دسترسی کشورهای نسبتاً فقیر به سلاح های هسته ای را آسان تر می کند، مگر آنکه دسترسی به این فناوری دقیقاً کنترل شود.