Nuklearna fizika

Nuklearna fizika je grana fizike koncentrisana na jezgro atoma.

Eksplozija nuklearne bombe

Historija

Marie Curie

Radioaktivnost je otkrio 1896. francuski naučnik Henri Becquerel dok je radio na fosforoscentnim materijalima. Ovi materijali svijetle u mraku nakon izlaganja svijetlu, i on je mislio da bi sjaj proizveden u katodnim zračnim cijevima od strane X-zraka mogao nekako biti povezan sa fosforoscencijom. Zato je pokušao uviti fotografsku pločicu (plate) u crni papir i staviti razne fosforoscentne minerale na nju. Svi rezultati su bili negativni dok nije isprobao korištenje uranijskih soli. Rezultat sa ovim spojevima je bilo duboko crnjenje pločice.

Ipak, ubrzo je postalo jasno da crnjenje pločice nema nikakve veze sa fosforoscencijom jer je ona crnila kada je mineral držan u mraku. Također nefosforoscentne soli uranija pa i metalni uranij su pocrnjivali pločicu. Bilo je jasno da postoji neka nova vrsta zračenja koja je mogla proći kroz papir koja je uzrokovala crnjenje pločice (U mnogim knjigama^{[nedostaje referenca]} piše da je Becquerela slučajno otkrio radioaktivnost.)

Isprva se činilo da je ovo novo zračenje bilo slično nedavno otkrivenim x-zracima. Ipak kasnija istraživanja Becquerela, Pierre Curiea, Marie Curie, Ernest Rutherforda i drugih su otkrila tri različite vrste radioaktivnosti: alfa, beta i gama raspad. Ovi istraživači su također otkrili da mnogi drugi hemijski elementi imaju radioaktivne izotope.

Opasnosti radioaktivnosti nisu odmah otkrivene. Akutno trovanje radijacijom je brzo otkriveno, ali je početna pretpostavka bila da, kao kod vatre, ako se odmah ne primijeti efekat, nema opasnosti. Štoviše nije se znalo da ako se unesu u tijelo, radioaktivni materijali nastaviti zračiti unutar tijela, često prouzrokujući rak ili druge ozbiljne probleme. Mnogi ljekari i firme su počeli reklamirati radioaktivne supstance kao sredstvo liječenja; jedan posebno zbunjujući primjer je bilo liječenje klistiranjem radijem. Marie Curie je pred smrt govorila protiv ovakve vrste liječenja, upozoravajući da efekti radijacije na ljudsko tijelo još nisu dobro ispitani.

Za vrijeme Drugog svjetskog rata, došlo se na ideju da bi se energija koju radioaktivnost oslobađa mogla koristiti kao oružje za masovno uništenje. I sile osovine i savezničke snage su započele projekte u cilju razvoja ovakvog oružja; Projekat Mannhatan u SAD se na kraju pokazao uspješnim. Dvije od prve tri bombe koje su proizvedene su bačene na Japan; tada je planirano da se proizvodnja ubrza na oko jednu bombu sedmično, ali se Japan predao prije nego što je još atomskih bombi bačeno.

Henri Bacquerel

Za vrijeme Drugog svjetskog rata i u ranom Hladnom ratu je nastavljen razvoj nuklearne tehnologije, dok se malo pažnje obraćalo na dugoročne opasnosti radijacije i radioaktivne kontaminacije. Jači otpad nastao proizvodnjom uranija je skladišten u velike tankove sa rokom trajnosti od samo par decenija, i nije bilo planova za dugoročnije skladištenje dok je manje jakom otpadu dopušteno procuriti u zemljište bez temeljnih izračuna o dugoročnim posljedicama. Mnoga nuklearna oružja su testirana u atmosferi (to jest iznad površine Zemlje), što je oslobodilo dovoljno radioaktivnog materijala da vrlo značajno podigne svjetski nivo pozadinskog zračenja. Konačno je sporazum o ograničenim probama prekinuo ove probe u SAD i SSSR-u (mada su podzemne probe nastavljene u obje zemlje, a Francuska i Kina su nastavile atmosferske probe još dugo vremena).

Zatim su razvijeni nuklearni reaktori za korištenje u podmornicama, brodovima i za komercijalnu upotrebu. Od 1960-ih, protivnici nuklearne energije su tvrdili da dugoročno izlaganje niskim nivoima zračenja može da dovede do ozbiljnih zdravstvenih problema, i da radioaktivna kontaminacija iz životne okoline može da pređe na ljude dovodeći do ovakvih dugoročnih izlaganja. Ove tvrdnje su ostale kontroverzne. Usljed ovih tvrdnje je javna zabrinutost dramatično porasla, sigurnosne mjere su pojačane, a korištenje radioaktivnih materijala poput torija u plinskim mrežicama je smanjeno.

Javna zabrinutost je znatno porasla usljed nuklearnih nezgoda posebno onih u Three Mile Islandu i Černobilu. Ova zabrinutost se u mnogim slučajevima sastoji iz neznalačkog straha od svega što u svom imenu sadrži odrednicu "nuklearno". Naprimjer, nuklearno magnetno rezonantna spektroskopija (NMRI), koja nema nikakve veze sa radioaktivnošću je preimenovana u magnetnu rezonancu (MRI) da bi se se ugušio javni strah.

Radioaktivni izotopi i dalje imaju mnoge značajne primjene, uključujući praćenje bioloških procesa u ljudskom tijelu za potrebe dijagnostike, očuvanje hrane u teglama ubijanjem bakterija i određivanje starosti geoloških nalaza bazirano na procjenama o brzini raspada izotopa. Od ovih primjena, pa do upotrebe nuklearne energije, nuklearna tehnologija je još uvijek u širokoj upotrebi uprkos javnoj zabrinutosti. Izgradnja novih reaktora se nastavlja, posebno u Aziji, kao i razvoj novih tipova reaktora koji koriste nuklearnu fisiju i nuklearnu fuziju.

Tema uključuje:

• Jaka nuklearna sila
• Slaba nuklearna sila
• Radioaktivnost
• Modeli jezgra
• Fisija
• Nuklearna fuzija
• Nuklearne reakcije

Primjene

• Nuklearna magnetna rezonancija
• Mesbauerov efekat (Mössbauer effect)
• Nuklearna medicina
• Nuklearna energija
• Nuklearno oružje

Vanjski linkovi