नाभिकीय भौतिकी क्या है?

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पंकज सिंह चौहान
पंकज दा इंडियन वायर के मुख्य संपादक हैं। वे राजनीति, व्यापार समेत कई क्षेत्रों के बारे में लिखते हैं।

नाभिकीय भौतिकी भौतिकी का क्षेत्र है जो परमाणु नाभिक का अध्ययन करता है। दूसरे शब्दों में, नाभिकीय भौतिकी नाभिक के घटकों और संरचना से संबंधित है। नाभिकीय प्रतिक्रिया में नाभिक के विलय, रेडियोधर्मी क्षय, संलयन, विखंडन और नाभिक का विघटन शामिल है।

नाभिकीय भौतिकी और परमाणु भौतिकी (Nuclear Physics and Atomic Physics)

  • नाभिकीय भौतिकी और परमाणु भौतिकी (Atomic Physics) के बीच सरल अंतर यह है कि नाभिकीय भौतिकी नाभिक से संबंधित है जबकि परमाणु भौतिकी संपूर्ण परमाणु से संबंधित है। लेकिन क्या नाभिक परमाणु का हिस्सा नहीं है? फिर हमारी दो अलग-अलग शाखाएँ क्यों हैं?
  • परमाणु भौतिकी एक परमाणु के गुणों से संबंधित है, मुख्य रूप से इसके इलेक्ट्रॉनिक विन्यास के कारण। बेशक, नाभिक इसका एक हिस्सा है लेकिन केवल इसके समग्र योगदान के संदर्भ में।
  • दूसरी ओर, नाभिकीय भौतिकी, विशेष रूप से नाभिक, उनकी संरचनाओं, गुणों, प्रतिक्रियाओं और इंटरैक्शन से संबंधित है। परमाणु ब्रह्मांड के सभी पदार्थों को बनाते हैं।
  • क्वार्क और ग्लून्स की अवधारणाओं को समझने से, नाभिकीय भौतिकी से संबंधित बलों को समझा जा सकता है।
  • नाभिकीय भौतिकी का अनुप्रयोग मुख्य रूप से परमाणु ऊर्जा का उपयोग कर बिजली उत्पादन के क्षेत्र में है। एक बार नाभिक धारण करने वाले बल को समझा जाने के बाद, हमने न्यूट्रॉन को विभाजित करना और फ्यूज करना शुरू कर दिया।
  • इस प्रक्रिया में विकसित ऊर्जा का उपयोग नाभिकीय विखंडन में नाभिक के विभाजन में किया जा सकता है और ऊर्जा पैदा करने के लिए दो न्यूट्रॉन को फ्यूज करने से नाभिकीय संलयन होता है।

न्यूक्लियस की त्रिज्या

‘R’ नाभिक की त्रिज्या को दर्शाता है।

R = RoA1/3

जहाँ,

  • Ro आनुपातिकता स्थिर है
  • ‘A’ तत्व का द्रव्यमान संख्या है

एक नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की कुल संख्या

द्रव्यमान संख्या (A), जिसे नाभिक संख्या के रूप में भी जाना जाता है, एक नाभिक में न्यूट्रॉन और प्रोटॉन की कुल संख्या है।

A = Z + N

जहाँ,

  • N न्यूट्रॉन संख्या है
  • A द्रव्यमान संख्या है
  • Z प्रोटॉन संख्या है

नाभिकीय भौतिकी का उपयोग (Use of Nuclear Physics)

  • नाभिकीय भौतिकी के क्षेत्र में निरंतर शोध ने हमें विभिन्न अन्य उपयोगों को खोजने में मदद की है। उदाहरण के लिए, हमारे पास अब परमाणु चिकित्सा, परमाणु हथियार हैं और यहां तक कि कार्बन डेटिंग के संदर्भ में भूविज्ञान और पुरातत्व में इसके उपयोग भी पाए गए हैं।
  • एक परमाणु एक घने नाभिक से बना होता है, जिसके विन्यास के अनुसार इलेक्ट्रॉनों की परिक्रमा करने वाले कोर में न्यूट्रॉन और प्रोटॉन होते हैं। केंद्र सकारात्मक रूप से चार्ज होता है और इलेक्ट्रॉनों के आसपास के बादल एक नकारात्मक चार्ज करता है। पूरे विचार में परमाणु या तो तटस्थ हो सकते हैं या चार्ज ले सकते हैं (इस मामले में हम उन्हें आयन कहते हैं)।
  • कई स्थानों पर, आपने देखा होगा कि परमाणु ऊर्जा, परमाणु विखंडन और संलयन के संदर्भ में ऊर्जा उत्पादन का स्रोत है। यह आपको भ्रमित न होने दें क्योंकि वे दोनों अक्सर उपयोग किए जाते हैं और एक साथ जुड़े होते हैं। इस लेख की शुरुआत में दोनों के बीच का अंतर पहले ही बताया जा चुका है।
  • परमाणु भौतिकी पूरे परमाणु के साथ खुद की चिंता करता है और इलेक्ट्रॉनों के इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन को कैसे बदल सकता है। जब एक परमाणु एक इलेक्ट्रॉन खो देता है, तो यह सकारात्मक रूप से चार्ज (cation) हो जाता है और जब यह एक इलेक्ट्रॉन प्राप्त करता है तो यह नकारात्मक रूप से चार्ज (anion) हो जाता है।

रेडियोधर्मिता का नियम (Law of Radioactivity)

  • नाभिक के क्षय के कारण रेडियोधर्मिता होती है।
  • तापमान और दबाव जैसे बाहरी पैरामीटर क्षय की दर को प्रभावित नहीं करते हैं।
  • रेडियोधर्मिता आवेश के संरक्षण के नियम पर आधारित है।
  • संतति केंद्रक में अद्वितीय भौतिक और रासायनिक गुण होंगे।
  • किसी भी रेडियोधर्मी सामग्री की क्षय दर उस तात्कालिक पर मौजूद परमाणुओं की संख्या के सीधे आनुपातिक होती है।
  • रेडियोधर्मिता के दौरान α, β, और γ किरणों का पालन किया जाता है।

रेडियोधर्मिता की इकाइयाँ (Units of Radioactivity)

रेडियोधर्मिता की दो इकाइयाँ हैं और वे हैं:

  • क्यूरी (Ci): यदि रेडियोएक्टिव पदार्थ 3.7 × 1010 प्रति सेकंड की दर से क्षय होता है, तो इस्तेमाल की जाने वाली इकाई क्यूरी है।
  • रदरफोर्ड (rd): यदि रेडियोधर्मी पदार्थ 106 प्रति सेकंड की दर से क्षय करता है, तो इकाई रदरफोर्ड है।

परमाणु बल की प्रकृति (Nature of Nuclear Force)

नाभिकीय भौतिकी, नाभिकीय बल के रूप में ज्ञात बलों पर आधारित है। नाभिकीय बल की प्रकृति निम्नानुसार दी गई है:

  • नाभिकीय बल प्रकृति में आकर्षक हैं।
  • ये बल आरोपों से स्वतंत्र हैं।
  • नाभिकीय बलों की सीमा कम है।
  • जैसे ही दो नाभिकों के बीच की दूरी कम होती है, उनके बीच परमाणु बल कमजोर हो जाता है।
  • नाभिकीय बल स्पिन पर निर्भर है।

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