ساختار اورانيوم و دنياي ما0
*** اشاره اي به ساختار اورانيوم ***
تاريخ : 10 / 10 /85 § شماره ي : 9../137- 85/الف § پيوست : تك قسمتي
هانری بکرل نخستين کسی بود که متوجه پرتودهی عجيب سنگ معدن اورانيم گرديد پس از آن در سال 1909 ميلادی ارنست رادرفورد هسته اتم را کشف کرد. وی همچنين نشان دادکه پرتوهای راديواکتيو در ميدان مغناطيسی به سه دسته تقيسيم می شود ( پرتوهای الفا و بتاوگاما ) بعدها دانشمندان دريافتند که منشاء اين پرتوها درون هسته اتم اورانيم می باشددر سال 1938 با انجام آزمايشاتی توسط دو دانشمند آلمانی بنامهای آتوهان و فريتس شتراسمن فيزيک هسته ای پای به مرحله تازه ای نهاد اين فيزيکدانان با بمباران هسته اتم اورانيم بوسيله نوترونها به عناصر راديواکتيوی دست يافتند که جرم اتمی کوچکتری نسبت به اورانيم داشت و در اينجا بود که نا قوس شوم اختراع بمب اتمی به صدا در آمد.زيرا هر فروپاشی هسته اورانيم ميتوانست تا ۲۰۰مگاولت انرژی ازاد کند وبديهی بود اگر هسته های بيشتری فرو پاشيده می شد انرژی فراوانی حاصل می گرديد.بعدها فيزيکدانان ديگری نيز در اين محدوده به تحقيق می پرداختند يکی از آنان انريکو فرمی بود( ۱۹۵۴ - ۱۹۰۱) که بخاطر تحقيقاتش در سال ۱۹۳۸ موفق به دريافت جايزه نوبل گرديد.در سال 1939 يعنی قبل از شروع جنگ جهانی دوم در بين فيزيکدانان اين بيم وجود داشت که آلمانيهابه کمک فيزيکدانان نابغه ای مانند هايزنبرگ ودستيارانش بتوانند با استفاده از دانش شکافت هسته ای بمب اتمی بسازندبه همين دليل از آلبرت انيشتين خواستند که نامه ای به فرانکلين روزولت رئيس جمهور وقت آمريکا بنويسد در آن نامه تاريخی از امکان ساخت بمبی صحبت شد که هر گز هايزنبرگ آن را نساخت.چنين شدکه دولتمردان امريکا برای پيشدستی برآلمان پروژه مانهتن را براه انداختندو از انريکو فرمی دعوت به عمل آوردند تا مقدمات ساخت بمب اتمی را فراهم سازد سه سال بعددر دوم دسامبر ۱۹۴۲ در ساعت 3 بعد از ظهر نخستين راکتور اتمی دنيا در دانشگاه شيکاگو آمريکا ساخته شد.سپس در ۱۶ ژوئيه ۱۹۴۵ نخستين ازمايش بمب اتمی در صحرای الامو گرودو نيو مکزيکو انجام شد.سه هفته بعد هيروشيما درساعت 8:15 صبح در تاريخ 6 اگوست 1945 بوسيله بمب اورانيمی بمباران گردييد و ناکازاکی در ۹ اگوست سال ۱۹۴۵ بمباران شدند که طی آن صدها هزار نفر فورا جان باختند.
جهان بدون فيزيک معنا ندارد
** انفجار بزرگ **
دانشمندان بر اين باورند که کائنات در 15 بيليون سال پيش در پی پديده ای عظيم، به نام بيگ بنگ (انفجار بزرگ) به وجود آمده است. تمامی فضا، زمان، انرﮋی و موادی که امروزه جهان ما را تشکيل می دهند در پس اين انفجار بزرگ ايجاد شده اند. دنيای پيش از بيگ بنگ يک دنيای بي نهايت کوچک، فشرده و داغ بوده است. در نخستين کسرهای ثانيه اول فقط انرﮋی وجود داشت.
هنگامی که دنيا شروع به بزرگ شدن و سرد شدن نمود، چهار نيروی اوليه (گرانش، الکترو مغناطيس، نيروی ضعيف و نيروی قوی پيوندهای هسته ای) ظاهر شدند. کوارک ها و سپس ذرات اتمی و ذرات ضد آنها (ضد مواد به عرصه پيوستند. ماده و ضد ماده در مجاورت يکديگر همديگر را خنثی کرده ) با برتری جزئی ماده نسبت به ضد ماده) و توليد انرژی و ماده اوليه يعنی هيدروﮋن و هليوم نمودند. پس مانده ضعيف گرمای ناشی از بيگ بيگ همچنان در سراسر آسمان ديده می شود.
** کهکشانها **
در ابتدا توزيع انرﮋی و ذرات در کل جهان يکسان نبود. اين ناهمگونی ها اين امکان را به انواع نيروها داد تا بتوانند ذرات را گردآوری و متمرکزکنند. اين توده سازی و متمرکزسازی آغاز شد تا ساختارهای پيچيده تر به وجود آيند.
تمرکز ذرات منجر به پديدار شدن غبارها در آسمان گرديد و سپس غبارهای فشرده و متمرکز تبديل به ستاره ها و مجموعه های ستارگان شدند. مجموعه هايی که به آنها کهکشان می گوئيم. از حرکت و گردش کهکشانها پيداست که ستارگان و گازهای پراکنده و غبارها يی که در يک کهکشان قابل مشاهده هستند تنها يک دهم جرم کل يک کهکشان را تشکيل می دهند و بيشتر جرم يک کهکشان مربوط به بخش غير قابل مشاهده ایست که اصطلاحا جرم پنهان خوانده می شود. اين بخش نامرئی راز سرنوشت کائنات را در بر گرفته است. آيا کائنات تا ابد به انبساط خود ادامه خواهد داد يا اينکه در اثر نيروهای گرانشی که مقدار آن تا به امروز در جرم پنهان مخفی مانده پس از دوره انبساط دوران انقباض را آغاز خواهد نمود.
از ديدگاه توسعه و بسط حيات، آنچه اهميت دارد اين است که هر کهکشان يک کارخانه ستاره سازيست که ستاره ها ی خود را از غبارها و ابرهای عظيم توليد می کند. هر ستاره يک کارخانه شيميائيست که در آن عناصر سبک به عناصرسنگين تر و پيچيده تر تبديل می شوند و حيات نيز مجموعه ايست از همين عناصرو مولکول های پيچيده. نوع کهکشانها با محاسبه چگونگی توزيع ستارگان و درخشش يا تاريکی آن مشخص می شود.
ابرهای عظيم مولکولی
بيشترين ساکنين کهکشانها ابرهای عظيم مولکولی هستند که مواد اوليه برای تشکيل ستاره ها و سيارات را در بردارند. ابری با ضخامت 300 سال نوری (هر سال نوری برابراست با حدود 10 تريليون کيلومتر) جرم کافی برای ساخت ده هزار تا يک ميليون ستاره، هر يک به اندازه جرم خورشيد ما را دارد. 10 درصد از اين ابر چگالی کافی برای تشکيل چند صد تا چند هزار ستاره را دارد.عمر اين ابرها بين 10 تا 100 ميليون سال است و بعد از آن از هم می پاشند.
تشکيل عناصر در ستارگان
** غبارها و تولد ستارگان **
گرانش بر ذرات خاصی اثر می گذارد تا مجموعه ای از ذرات را ايجاد نمايد که آنها خود جذب کننده ذرات ديگرند. در شرايط مناسب، گرانش، قدرت غلبه بر نيروهای مخالف خود را پيدا می کند و توده ای از غبار را توليد می کند که به اندازه کافی، برای آفرينش يک ستاره، فشرده است.
اما اين ستاره جوان احتمالا هنوز در نور مرئی آشکار نيست. اين ستاره در ميان پوششی از غبار غليظ و مات احاطه شده است. زمانيکه ستاره غبار اطرافش را پراکنده می کند، توسط دوربين های مادون قرمز به صورت نقطه ای سوزان در بين يک ابر غليظ مولکولی قابل رويت می شود. در نهايت بادهای ستاره ای پس مانده غبارها و ابرها ی مولکولی را کنار می زنند و در اين زمان با تلسکوپ های اپتيکال نيزقابل رويت خواهد بود.
** ستارگان بالغ و ترکيبات هسته ای **
ستارگان جوان در عرصه تلاش برای حفظ تعادل بين نيروی گرانش، که سعی در فرو کشيدن ستاره دارد و فشارهای ناشی از فعل و انفعالات هسته ای درون خود، که سعی در از هم پاشيدن ستاره دارد قرار می گيرند.
ستاره ها ی بالغ به آن تعادل دست پيدا کرده اند و تقريبا همه عمر خود را در تعادل سپری می کنند. اندازه ستاره، رنگ آن، درخشش آن و حتی طول عمر آن ارتباط مستقيم با جرم ستاره دارد. ستاره ها يی با جرم کمتراز خورشيد ما کوتوله ها ی قرمزی می شوند که تا چندين بيليون سال زنده اند. ستاره ای به اندازه خورشيد 10 بيليون سال زندگی می کند و ستاره ها ی غول پيکر همه سوخت هسته ای خود را در ظرف چند ميليون سال با شدت تمام می سوزانند.
ستاره ها همه عمر در هسته خود هيدروﮋن را سوزانده و به هليم تبديل می کنند. در ادامه هليم نيز به قدری فشرده و داغ می شود که به عناصر سنگينتر تبديل می گردد. اين چرخه تبديل ادامه دارد. چرخه ای که هر لايه آن انرژی و گرمای بيشتر و بيشتری می طلبد. اين انرﮋی از انفجارهای ناشی از فعل و انفعالات لايه های زيرين تامين و منجر به تشکيل عناصر سنگين و سنگين تر می شود. گرمای زيادی که در ستاره ايجاد می شود آن را متورم می کند.
**مرگ ستاره **
در نهايت سوخت هسته ای همه ستارگان روزی تمام می شود. آنها تعادل خود را از دست می دهند طوريکه نيروی گرانش غالب می شود. تفاوت جرم ستارگان باعث تفاوت در مرگ آنها نيزمی شود. ستاره های کم جرم به آرامی باقيمانده سوخت خود را سوزانده و می ميرند. ستاره هايی به اندازه خورشيد، به سرعت به يک کوتوله سفيد به اندازه زمين تبديل می شوند. لايه بيرونی ستاره که از اتمهايی تشکيل شده که در فرايند تبادلات هسته ای به وجود آمده اند، از آن جدا شده و به شکل ذرات در عرصه بی انتهای آسمان رها می شوند. هسته يک ستاره غول پيکر تقريبا به شکل آنی منفجر می شود. هسته به سمت بيرون پخش مي شود و با ذراتی برخورد مي کند که به سمت درون ستاره کشيده شده اند. اين برخورد با توليد انرﮋی انبوهی همراه است که هم عناصر سنگين موجود در کائنات را پديدار می نمايد و هم منجر به تکه تکه شدن ستاره می شود. اين انفجار ابر نواختر، منشا اوليه همه عناصر سنگين يافت شده در اجرام، ستاره ها، سياره ها و فضاهای ميان کهکشانهاست.
در اعماق سرد فضا، عناصری مانند کربن، اکسيژن و نيتروژن می توانند با عنصر اوليه يعنی هيدروژن ترکيب شده و مولکولهای پيچيده ای را بسازند مخصوصا در فضاهای با چگالی و غلظت بالاتر که امکان برخورد ذرات به يکديگر بيشتر است. تعداد بسيار زيادی از انواع مولکولهای پيشرفته، به خصوص مولکولهايی که اتم کربن در ترکيب آنها حضور دارد، در فضای ميان ستارگان يافت شده است.
شکل گيری سيارات : صفحات سياره ای !
مرحله شکل گيری يک سياره ممکن است که به صورت يک صفحه درخشنده و يا تاريک در مقابل يک جرم آسمانی درخشان به چشم آيد. برخی از اين صفحات در انبوه گاز و غبار مخفی و تنها در نور مادون قرمز نمايان می شوند. صفحات سياره ای ديگر به صورت گرده های ذراتی شبيه به ستاره های دنباله دار ديده می شوند که در اثر وزش بادهای ستاره ای شکل گرفته اند.
وسعت هر يک از اين مناطق سياره خيز بيش از 20 برابر منظومه شمسی ما است. همه ذرات و مواد موجود در صفحات سياره ای در يک جهت در حال چرخش به دور يک ستاره می باشند.
محتويات صفحات سياره ای، شامل مولکول های پيچيده ای است که برخی از آنها تنها در شرايط موجود دراين گونه صفحات به وجود می آيند و برخی مولکولهايی هستند که در فضاهای ميان ستاره ها و کهکشانها نيز يافت شده اند.
** تشکيل اجرام **
ضمن گردش صفحات به دور ستاره، گرانش به انبوه اين ذرات اجازه تشکيل اجرام کوچک را می دهد. فلزات سنگين و سيليکاتها در معرکه داغ محدوده نزديک به ستاره نيز دوام می آورند اما ذرات سبک تر و مولکول های فرار از جمله آب و گاز هيدروﮋن در قسمتهائی از صفحه که از ستاره دورتر است امکان ادامه حيات دارند.
توده ها ی ذرات سنگين پس از اينکه جرم کافی به دست آوردند شروع به سخت شدن می نمايند و در اثر برخورد و تصادم ذرات با آنها رفته رفته اجرام بزرگی می شوند. سرانجام اين توده ها و اجرام با يکپارجه شدن و جذب گازها و غبار اطراف بر فضای خود مسلط می شوند.
شکل گيری سياراتی چون زمين و مشتری اختلافات ماهرانه در توزيع ذرات بين قسمتهای مختلف يک صفحه سياره ای تعين کننده مکان و بزرگی سيارات در آن صفحه است.
اجرام کوچک صخره ای و فلزی درمنظومه شمسی سياره ای همچون زمين را به شکل گدازان پديد آورده اند. در پی سرد شدن اين سيارات لايه های سخت آنها تشکيل می شود. احتمال می رود که با گذشت زمان همه بخشهای اين سيارات منجمد گردد. اين سيارات تحت بمباران های اجرام کوچک صخره ای قرار می گيرند که حامل عناصر و مولکولهائی از جمله مهمترين عنصر شناخته شده حيات يعنی آب می باشند.
اجرام سرد و يخی که در فاصله بيشتری از خورشيد قرار داشتند سياره ای چون مشتری را به وجود آورده اند. اين سيارات ممکن است دارای هسته های فلزی و سخت باشند ولی سطح خارجی آنها به شکل مايع و پوشيده از لايه های گازاست. ساختار سياره ای چون مشتری بسيار شبيه ستاره ايست که گرد آن در گردش است. اين سيارات نيز مدام تحت آماج برخوردهای اجرام کوچک قرار می گيرند.
** کيميای حيات **
در ساختار کائنات و بالطبع سيارات، مولکولهای پيچيده کربن و اسيدهای آمينه، دورکن اصلی تشکيل حيات، وجود دارند. با انتشار دقيق و ترکيب اين اجزا و ذرات اوليه، طبيعت قادر به ساخت Dna شالوده اساسی حيات و زندگی در کره زمين گرديده است. چگونگی و شرايط ترکيب اين اجزا هنوز در حال بررسی است. اما اين حقيقت که اين ترکيب در حال حاضر صورت گرفته و منجر به ايجاد حيات در کره زمين شده است و با در نظر گرفتن زنجيره ذرات در کائنات، رخ دادن اين گونه ترکيبات و در نتيجه وجود حيات در قسمتهای ديگری از کائنات همواره امکان پذير می باشد.
الهام گرفته از اثر دوست عزيزم آقاي نقي زاده
ترجمه: لنا سجاديفر
