چرا 34 یک عدد جادویی برای کلسیم است؟

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
*شارش*

نام: فاطمه غمكده

محل اقامت: بلبلان

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۱/۶/۲۰ - ۱۱:۳۰


پست: 1078

سپاس: 683

جنسیت:

چرا 34 یک عدد جادویی برای کلسیم است؟

پست توسط *شارش* »

در فیزیک هسته‌ای، عدد جادویی نشان‌دهنده تعداد نوکلئون‌هایی (پروتون‌ها یا نوترون‌ها) است که لایه‌های پُری را در هسته بوجود می‌آورند. فیزیک‌پیشگان به تازه‌گی با استناد به شواهد تجربی دریافته‌اند که 34 نیز یک عدد جادویی است.
فیزیک‌پیشگان شواهدی مبنی بر وجود یک عدد جادویی جدید از نوترون‌ها در نمونه ناپایداری از ایزوتوپ کلسیم یافته‌اند. آنها با استفاده از تجهیزات کارخانه‌ی تولید باریکه‌ی یونی رادیواکتیوی در RIKEN ژاپن، هسته کلسیم‌ای حاوی 34 نوترون را ایزوله کردند- اولین باری که 34 به عنوان یک عدد جادویی دیده شد. این کشف می‌تواند فهم ما از فرایندهای اخترفیزیکی مانند نوکلئوسنتزها را بهبود بخشد.
1.jpg
1.jpg (53.53 کیلو بایت) مشاهده 2775 مرتبه
سیکلوترونی در RIKEN که این اکتشاف در آنجا به ثبت رسید

هسته‌های جادویی، هسته‌هایی هستند که "لایه‌های" آنها تماما توسط نوکلئون‌ها (پروتون‌ها یا نوتورون‌ها) پر شده و تمایل دارند در برابر واپاشی‌های رادیواکتیوی پایدار باقی بمانند. مثال شناخته‌شده‌ای در این مورد، هسته هلیوم 4 است، که هم تعداد پروتون‌ها (دو عدد) و هم تعداد نوترون‌هایش (دو عدد) اعدادی جادویی هستند. از این رو آن را "جادویی مضاعف" می‌نامند و به شدت پایدار است. دیگر اعداد جادویی عبارتند از 8، 20، 28، 50، 82، و 126.

استثنا‌های چشم‌گیری نیز برای این مدل لایه‌ای و اعداد جادویی‌ آن وجود دارد. به طور خاص، به نظر می‌رسد هسته‌های ناپایداری که تعداد پروتون‌ها و نوترون‌هایشان تفاوت زیادی با یکدیگر دارند ایجاد نمی‌شوند. برای مثال در سیلیکون-42 غنی از نوترون، 28 نوترون (N=28) دیگر یک عدد جادویی نیست، درحالی‌که N=16ایزوتوپ‌های غنی از نوترونِ اکسیژن، عدد جادویی به شمار می‌رود.

در سال 2001 پیش‌بینی شده بود
مطالعه هسته‌های کلسیم غنی از نوترون، قبلا نشان داده بود که N=32 یک عدد جادویی است – و محاسبات نظری انجام شده در سال 2001 نیز پیشنهاد می‌داد که N=34 نیز باید یک عدد جادویی باشد. هم اکنون، فیزیک‌پیشگانی که در RIKEN مشغول به کار هستند، شواهد تجربی مبنی بر جادویی بودن عدد 34 یافته‌اند.

این آزمایش توسط تیمی به رهبری دیوید استپن‌بِک (David Steppenbeck) در دانشگاه توکیو انجام شده است. این محققان با پرتاب باریکه‌ای از هسته‌های اسکاندیوم و تیتانیوم به یک هدف جامد، سعی داشتند تا تعداد بیشتری از هسته‌های با طول عمر کوتاه ایجاد کنند. این هسته‌ها اغلب ترازهای انرژیِ به شدت برانگیخته‌ای دارند، و در زمان واپاشی پرتوهای گاما از خود گسیل می‌کنند، که این تیم آنها را آشکارسازی کرد. همان‌طور که یک اتم را می‌توان توسط نوری که از خود گسیل می‌کند شناسایی کرد، حضور یک هسته‌ی‌ خاص – و نیز اطلاعاتی درباره ساختار درونی آن- می‌تواند با استفاده از طیف گامای گسیلی آن بدست آید.

زیرلایه‌ی کاملا پُر

آزمایشِ انجام شده نشان داد که اولین حالت برانگیخته‌ی کلسیم -54، به نسبت انرژی بسیار زیادی دارد و این نشان‌دهنده "زیر-لایه"‌ی پُر حاوی 34 نوترون است. زیر لایه‌های هسته‌ای شبیه به زیر لایه‌های آشنای اتمی هستند (s, p, …)؛ اگر گاف انرژی بین زیر لایه‌ها زیاد باشد، آنگاه آن لایه متناظر است با یک عدد جادویی.

این اکتشاف اطلاعات مهمی درباره برهم‌کنش‌ بین نوکلئون‌ها درهسته‌های به شدت ناپایدار را به همراه دارد. درحالی‌که چنین هسته‌هایی در زندگی روزمره نقش چندانی ندارند، اما می‌توانند در فرایند نوکلئوسنتز نقش مهمی داشته باشند که به وسیله آن عناصر سنگینی مانند آهن و نیکل، در پدیده‌های اخترفیزیکی مانند ابرنواخترها ایجاد می‌شوند.

به گفته استپن‌بِک: «با بیشتر شدن دانش ما از ساختار هسته‌های به شدت ناپایدار و نیروهای نوکلئون – نوکلئون که باعث تحول لایه‌ی هسته‌ای می‌شوند، حضور یا عدم حضور اعداد هسته‌ایِ جادویی در هسته‌های رادیواکتیو نقش مهمی را در فهم فرایند‌های اخترفیزیکی مانند نوکلئوسنتز در ستاره‌ها ایفا می‌کنند.»

منبع:
http://www.psi.ir/html/general/index_f.html smile072
فاطی ز علایق جهان دل برکن / از دوست شدن به این و آن دل برکن
یک دوست که آن جهان مطلق باشد /بگزین تو و از کون و مکان دل برکن



فاطی، اگر از طارم اعلا گذری / از خاکْ گذشته، از ثریا گذری
هیهات که تا اسیر دیو نفسی / از راه دَنی سوی تَدَلّی گذری


آن شوخ كه با شيشه مرا ساخته است / بنشسته و سنگ بر من انداخته است
اكنون كه شكسته ام در اين بازي تلخ، / خندم خوش از اينكه من نه، او باخته است!


به شایعات بی اساس بی توجه باشید و در مورد زیر دستان از روی ذهن قضاوت نکنید.

نمایه کاربر
armin57ghazal

نام: آرمین

محل اقامت: تهران

عضویت : چهارشنبه ۱۳۸۹/۱۱/۶ - ۱۹:۲۷


پست: 484

سپاس: 584

جنسیت:

تماس:

Re: چرا 34 یک عدد جادویی برای کلسیم است؟

پست توسط armin57ghazal »

منم قبلا خبرشو تو سایت گذاشته بودم-
اینکه چرا این عدد برای نوترون ها جادویی است به این برمیگرده که:
برای توصیف ساختار هسته به مدل های مختلفی روی آورده اند که هر کدام تا اندازه ای هسته و خصوصیات ان را توصیف می کند
مثلا شکافت را با مدل قطره مایع و .... - مدل ها زیاد است تو کتابهای مربووطه میتونید دربارشون بخونید
دوتا عکس میزارم تو اولیش که از کتاب سیبورگ هست، پتانسیل "نوسانگر هماهنگ" و "چاه مربعی با لبه های گرد شده" و " جفت شدگی اسپین-مدار" رو با هم مقایسه کرده - مشاهده میشه که پتانسیل اخر اعداد جادویی کامل را می ده- مثلا توی نوسانگر عدد جادویی 40 و یا 70 هم هست- حال بعضی اعداد هستن که با مدل های حاضر نمیشه اونا رو بررسی کرد مثلا همین 34-

تصویر

نمایه کاربر
armin57ghazal

نام: آرمین

محل اقامت: تهران

عضویت : چهارشنبه ۱۳۸۹/۱۱/۶ - ۱۹:۲۷


پست: 484

سپاس: 584

جنسیت:

تماس:

Re: چرا 34 یک عدد جادویی برای کلسیم است؟

پست توسط armin57ghazal »

حال من یه سوال میپرسم چرا بعضی هسته ها با اینکه هم نوترون و هم پروتون اونا جادویی است ولی ناپایدار هستن؟
مثلا نیکل 78(28 و 50) یا قلع132(50و 82) و چندتای دیگه؟

جواب سرانگشتی خودم: دلیلش اینکه که این مدلهایی که جفت شدگی اسپین مدار رو در نظر دارن کامل نیستن به این معنی که
اثراتی دیگری نیز در پایداری هسته دخیل هستن و...

ارسال پست