فيزيك هسته اي پدر فيزيك ذرات بنيادي

واژه فيزيك، يك كلمه يوناني Physike به معناي دانش طبيعت است. رشته فيزيك در حال حاضر شاخه ها و گرايش هاي متعددي همچون فيزيك هسته اي، فيزيك اتمي، فيزيك حالت جامد و مولكولي، فيزيك ليزر، فيزيك نجومي، فيزيك ذرات بنيادي، فيزيك پزشكي و نا نو فيزيك دارد.
اما در اين ميان فيزيك هسته اي و كاربردهاي اين علم نوين از اهميت بسزايي برخوردار است.
تاريخ آغاز فيزيك هسته اي را مي توانيم از كشف راديو اكتيويته (پرتوزايي) از سوي بكرل در سال ۱۸۹۶ يا ظهور فرضيه رادرفورد مبني بر وجود هسته در اتم ها در سال ۱۹۱۱ بدانيم. در هرحال، به روشني معلوم است كه مطالعات تجربي و نظري فيزيك هسته اي نقش برجسته اي در توسعه فيزيك قرن بيستم ايفا كرده است.
به علاوه فيزيك هسته اي فنوني در اختيار ما قرارداده است كه در زمينه هاي علمي ديگر ازجمله در فيزيك اتمي و فيزيك حالت جامد، نيز كاربرد وسيعي پيدا كرده است. پژوهش هاي آزمايشگاهي، فيزيك هسته اي را براي حل انواع بسيار گوناگوني از مسائل، از برهم كنشي كواركها (بنيادي ترين ذره كه ماده از آن ساخته مي شود) گرفته تا فرآيندهاي نخستين مراحل تكامل جهان كه پس از «مهبانگ» اتفاق افتاده است، به كاربرده اند.
فيزيكدان ها امروزه از فنوني كه در آزمايشگاه هاي فيزيك هسته اي آموخته اند براي تشخيص و درمان بيماري ها در انسان ها بدون اين كه نيازي به جراحي باشد، بهره برداري مي كنند.
اما از سوي ديگر هم برخي از فنون فيزيك هسته اي تجربي در ساختن سلاح هاي ترسناكي مورداستفاده قرار مي گيرد كه منظور از توليد آنها كشتار توده اي از انسانهاست و ادامه توليد و تكثير آنها تهديدي جدي براي آينده بشريت محسوب مي شود. آسان نيست كه هيچ علم ديگري را با اين علم كه طيف گسترده اي از كوچكترين ذرات ميكروسكوپي تا موجودات كيهاني را شامل مي شود، مقايسه كنيم.
* فيزيك هسته اي پدر فيزيك ذرات بنيادي
به هرحال فيزيك هسته اي را مي توان ازسويي فرزند شيمي و فيزيك اتمي و از سوي ديگر پدر فيزيك ذرات بنيادي به شمار آورد.
فيزيك هسته اي اگرچه اكنون نقش محوري اش را در جست وجوي اجزاي بنيادي ماده از دست داده است ولي هنوز هم براي درك برهم كنشي هاي بنيادي از آزمايش هاي هسته اي استفاده مي شود. تحقيق درخواص هسته ها و قوانين حاكم بر ساختار هسته اي، به نوبه خود زمينه فعال و باروري از پژوهش هاي فيزيكي است. ابزارهاي مفيدي مانند آشكارسازها، تنظيم كننده هاي ضربان قلب و وسايل تصويرگر پزشكي ازجمله دستاوردهاي عملي اين پژوهش ها است. اگرچه در اذهان عمومي اغلب مردم در طول نيم قرن گذشته، اين علم يادآور انفجارات اتمي بمباران هيروشيما و ناكازاكي و كشتار وسيع انسان هاي بي گناه و يا توليد راكتورهاي اتمي براي توليد برق است، اما بايد دانست استفاده هاي صلح آميز از اين علم نوين شامل موارد متعدد ديگري است كه به اختصار به آنها اشاره مي شود.
توليد برق و شيرين كردن آب درياها ، استفاده از راديوايزوتوپها در پزشكي، صنعت و كشاورزي ، استفاده از پرتوهاي ناشي از فرآيندهاي هسته اي در پزشكي، صنعت و كشاورزي ، توليد گونه هايي از محصولات غذايي داراي حاصلخيزي بيشتر، توليد گونه هاي مقاوم نسبت به آفات و كم آبي ، استفاده مؤثرتر از منابع آبي و جمع آوري آنها ، كنترل و نابودي آفات، جلوگيري از فساد محصولات در هنگام نگهداري، تصويربرداري، تشخيص، پيش بيني و درمان برخي بيماري ها درنتيجه استفاده از پرتودهي و راديو ايزوتوپها، تسهيل عمليات اكتشاف و استخراج معادن زيرزميني نفت و گاز، تشخيص محل نشت سيالات در لوله ها و مخازن، تعيين ميزان خوردگي فلزات، اندازه گيري دقيق قطرسنجي، ضخامت سنجي و سطح سنجي، تعيين فرسودگي غشاي داخلي كوره هاي صنعتي، استفاده از اثرات متقابل پرتوها با مواد براي بهينه سازي عملكرد آنها در صنعت از مهم ترين دستاوردهاي علوم و فنون هسته اي است.
* عامل تعيين كننده در برنامه هاي زيربنايي
اين علم نوين در حال حاضر به صورت يك عامل مهم و تعيين كننده در برنامه هاي زيربنايي اكثر كشورهاي جهان نقش ايفا مي كند. امروزه تاثير تكنولوژي هسته اي در گسترش دانش بشري، تسلط بر طبيعت، تامين رفاه و پيشرفت زندگي بشر غيرقابل ترديد است. هم اكنون صدها نيروگاه هسته اي در جهان فعالند و انرژي برخي كشورها مانند فرانسه عمدتاً از برق هسته اي تامين مي شود.بدين ترتيب درواقع مي توان براي فيزيك هسته اي سه نقش مختلف درنظر گرفت:
۱- كاوش در قلمرو ذرات بنيادي ماده و برهم كنشي آنها
۲- رده بندي و تفسير خواص هسته اي
۳- طراحي روش ها و ابزارهاي فني پيشرفته براي خدمت به جوامع بشري
به هر حال در موضوع گسترش اورانيوم و پلوتونيم بايد توجه داشت هر كشوري كه مصمم به كسب مواد شكافاي درخور مصارف نظامي باشد براي رسيدن به هدف خود نيازي به داشتن يك برنامه انرژي هسته اي ندارد. اورانيوم ۲۳۵ را مي توان از غني سازي اورانيوم طبيعي و با فرآيندهاي غني سازي ساده تر و ارزان تر به دست آورد براي بعضي كشورها ممكن است به دست آوردن ذخايري از اورانيوم - ۲۳۵ با اين روش ساده تر از جدا كردن پلوتونيوم - ۲۳۹ از سوخت مصرف شده راكتور باشد.
بنابراين روا نيست گفته شود كاربرد وسيع توان هسته اي تنها عامل گسترش تسليحات هسته اي در جهان است. در غياب توان هسته اي، هر كشور با دسترسي به اورانيوم و ظرفيت غني سازي مي تواند سلاح هسته اي بسازد. توسعه غني سازي ليزري به صورت يك فرآيند صنعتي، دسترسي كشورهاي نسبتاً فقير به سلاح هاي هسته اي را آسان تر مي كند، مگر آنكه دسترسي به اين فناوري دقيقاً كنترل شود