|  |
| --- |
| جزء من سلسلة مقالات حول |
| فيزياء نووية |
| نشاط إشعاعي  **•** انشطار نووي  **•**  اندماج نووي |
| اضمحلال تقليدي
* تحلل ألفا
* تحلل بيتا
* أشعة غاما
 |
| اضمحلال متطور
* اضمحلال بيتا المضاعف
* Double electron capture
* تحول داخلي
* متماكب نووي
* اضمحلال عنقودي
* انشطار تلقائي
 |
| عمليات الانبعاث
* انبعاث النيترونات
* تفكك بوزيتروني
* إصدار بروتوني
 |
| الإمساك
* اصطياد إلكترون
* اصطياد النيوترون
* R
* عملية التقاط النيوترون البطيئة
* P
* Rp
 |
| عمليات ذات طاقة عالية
* تشظي
* تشظية الأشعة الكونية
* التفكك الضوئي
 |
| التاريخ
* تفاعلات الانصهار النجمي
* تخليق الانفجار العظيم النووي
* التخليق النووي في المستعر الأعظم
 |
| علماء
* هنري بيكريل
* بيته
* ماري كوري
* بيار كوري
* إنريكو فيرمي
 |
| شعار بوابة بوابة تقانة نووية |
| * ع
* ن
* ت
 |

تمثيل لشكل ذرة الهيليوم-4. النواة تحتوي على بروتونين باللون الأحمر ونيوترونين بالأزرق. ويحيطها غلاف مكون من 2 إلكترونات يشغلان الغلاف 2s (سحابة رمادية اللون).
**النواة** (الجمع: نَوَيات ونَوَىً) هي الجزء المركزي من الذرة الذي تتكثف فيه كتلة الذرة وتتكون معظم كتلتها من البروتونات موجبة الشحنة والنيوترونات المتعادلة الشحنة لتكون النواة بالمحصلة موجبة الشحنة، وشحنة البروتونات الموجبة عددياً تساوي شحنة الألكترونات السالبة لذلك تكون الذرة متعادلة كهربياً. وهي أطروحة تفسير بنية الذرة على شكل نواة موجبة الشحنة تدور حولها إلكترونات سالبة الشحنة تعود لنتائج تجربة رذرفورد في عام 1911، وهو التفسير الذي هدم التصور السابق لبنية الذرة على أنها توزيع متوازن نسبيا للكلتة. تجمع مكونات النواة طاقة كبيرة جدا وهي قوى الترابط النووى وهي أكبر قوى نعرفها بين الجسيمات الأولية ولكن تأثيرها يكون على مسافة صغيرة جدا في حدود قطر النواة.

يتراوح نصف قطر النواة بين 1.75 fm (فيمتومتر) (1.75×10−15 م) للهيدروجين (أي نصف قطر بروتون وحيد) إلى حوالي 15 فيمتومتر للذرات الأكبر كتلة كاليورانيوم. هذه الأبعاد أصغر بكثير جدا من قطر الذرة نفسها (النواة والإلكترونات) فهي أصغر بحوالي 23 ألف مرة لليورانيوم و145 ألف مرة للهيدروجين.

يسمى الفرع من الفيزياء المهتم بدراسة وفهم نواة الذرة بما فيه تركيبها والقوى العاملة فيها بالفيزياء الذرية.

بنية نواة الذرة
---------------

تتكون النواة الذرية من بروتونات (أحمر) ونيوترونات (أزرق)، مجموعهما يحدد الكتلة الذرية.
عند حساب مجموع كتل البروتونات وكتل النيوترونات المنفردة الحرة، ومجموع كتلتها مترابطة داخل النواة نجد أنها تكون أكبر من كتلة النواة ذاتها؛ وهذا يعزى إلى أن جزء من الكتلة تحول إلى طاقة تساعد في ربط مكونات النواة وهي طاقة الترابط النووى. ويسمى الفرق بين مجموع كتل البروتونات والنيوترونات منفردة وكتلتها في النواة ب نقص الكتلة. ونقص الكتلة هذا يعادل طاقة الارتباط طبقا لمعادلة أينشتاين لتكافؤ الكتلة والطاقة.

النواة هي مركز الذرة. تتكون النويات من بروتونات، ونيوترونات. عدد البورتونات في نواة الذرة يطلق عليه العدد الذري، ويحدد أي عنصر له هذه الذرة. فمثلاً النواة التي بها بروتون واحد (أي النواة الوحيدة التي يمكن أن لا يكون بها نيوترونات) من مكونات ذرة الهيدروجين، والتي بها 6 بروتونات، ترجع للعنصر كربون، أو التي بها 8 بروتونات أكسجين. يحدد عدد النيورتونات نظائر العنصر. عدد النيوترونات والبروتونات متناسب، وفي النويات الصغيرة يكونا تقريبا متساويين، بينما يكون في النويات الثقيلة عدد كبير من النيوترونات. والرقمان معا يحددا النيوكليد (أحد أنواع النويات). البروتونات والنيوترونات لهما تقريبا نفس الكتلة، ويكون عدد الكتلة مساويا لمجموعهما معا، والذي يساوي تقريبا الكتلة الذرية. وكتلة الإلكترونات صغيرة بالمقارنة بكتلة النواة.

نصف قطر النوكليون (نيترون أو بروتون) يساوي 1 fm (فيمتو متر = 10−15 m). بينما نصف قطر النواة، والذي يمكن أن يكون تقريبا الجذر التربيعي لعدد الكتلة مضروبا في 1.2 fm، أقل من 0.01% من قطر الذرة. وعلى هذا تكون كثافة النواة أكثر من تريليون (1012) مرة من الذرة ككل. ويكون لواحد مللي متر مكعب من مادة النواة، لو ضُغط، كتلة تبلغ 200,000 طن. النجم النيتروني يتكون من مثل هذا التصور.

وبالرغم من أن البروتونات الموجبة الشحنة يحدث بينها وبين بعضها تضاد كهرمغناطيسي، فإن المسافة بين النيوكلونات تكون صغيرة بدرجة كافية لأن يكون التجاذب القوي (والذي تكون أقوى من القوى الكهرمغناطيسية ولكن تقل بشدة مع بعد المسافة) غالب عليها. (وتكون قوى الجاذبية مهملة، لكونها أضعف 1036 من التضاد الكهرمغناطيسي).

كان اكتشاف الإلكترون أول إشارة على أن الذرة لها بناء داخلي. وهذا البناء كان تصوره المبدئي طبقا «لكعك الزبيب» أو سكل بودنج الخوخ، والذي فيه تكون الإلكترونات الصغيرة، السالبة الشحنة مغمورة في كرة كبيرة تحتوى على الشحنات الموجبة. وقد اكتشف إيرنست رذرفورد وماردسون، في عام 1912 عند إجراء تجربتهم الشهيرة تجربة رقاقة الذهب، أن جسيمات ألفا من الراديوم كمصدر كانت تتشتت للخلف عند توجيهها على رقاقة الذهب، والذي أدى إلى تقبل نموذج بور، الشكل الكوكبي الذي تدور فيه الإلكترونات حول النواة بنفس الطريقة التي تدور فيها الكواكب حول الشمس.

يمكن للنويات الثقيلة أن تحتوى على مئات من النيوكلونات (النيوترونات والبروتونات)، والذي يعنى أنه ببعض التقريب يمكن معاملتها على أنها ميكانيكا تقليدية، أكثر من كونها ميكانيكا كمية. وفي نموذج القطرة الناتج، تكون النويات لها طاقة ناتجة جزئيا من التوتر السطحي، وجزئيا من التضاد الكهربي للبروتونات. ويستطيع نموذج نقطة السائل إعادة إنتاج ظواهر عديدة للنواة، متضمنة الاتجاه العام لطاقة الترابط بالنسبة إلى عدد الكتلة، وأيضا ظاهرة الانشطار النووي.

وعموما، بالنظر لتركيب هذه الصورة التقليدية، فإن تأثيرات ميكانيكا الكم، والتي يمكن أن توصف باستخدام نموذج الغلاف النووي، تم تطويرها كثيرا بمعرفة ماريا غوبرت-ماير. النواة التي لها عدد معين من النيوترونات والبروتونات (الرقم السحري 2، 8، 20، 50، 82، 126......) تكون بالتحديد ثابتة، لأن أغلفتها تكون ممتلئة.

وحيث أن بعض النويات تكون ثابتة أكثر من الأخرى، فإنه يتبع ذلك أن الطاقة يمكن أن تنطلق من التفاعلات النووية. مصدر طاقة الشمس الانصهار النووي، والذي فيه تصطدم نويتين ويتحدا لإنتاج نواة أكبر. العملية العكسية هي الانشطار النووي، والتي تمد المفاعلات النووية بالطاقة. وحيث أن طاقة الترابط لكل نيوكلون هي كحد أقصى للنواة المتوسطة (تقريبا الحديد)، فإن الطاقة تنطلق إما باندماج النويات الخفيفة، أو بانشطار النويات الثقيلة.

العناصر حتى الحديد تتكون في النجوم خلال تسلسل مراحل الانشطار، مثل سلسلة تفاعل بروتون-بروتون ، ودورة CNO، وتفاعل ألفا-الثلاثي. وارتقاء العناصر الأثقل يتكون خلال نشوء النجوم. وحيث أن ذروة طاقة الترابط لكل نيوكلون تكون تقريبا حول الحديد، فإن الطاقة تنتج فقط للعمليات الانشطار تحت هذه النقطة. وتكوين النويات الأثقل يتطلب طاقة، وعلى ذلك فإن غمكانية حدويها خلال انفجارات السوبرنوفا، والتي يتم إطلاق كميا هائلة من الطاقة فيها.

التفاعلات النووية تحدث بطريقة طبيعية على الأرض، وفي الواقع هي شائعة الحدوث. وتتضمن إضمحلال ألفا، وإضمحلال بيتا، كما أن النويات الثقيلة مثل اليورانيوم يمكن أن يحدث لها أيضا انشطار. كما أن هناك مثل معروف لانشطار نووي طبيعي، والذي حدث في أوكلو، الجابون، أفريقيا منذ 1.5 مليار سنة.

وكثير من الأبحاث في الفيزياء النووية تتضمن دراسة النواة تحت الظروف القصوى مثل الدوران وطاقة الإثارة. كما أن النواة يمكن أن يكون لها أشكال غريبة (تشبه كرة قدم أمريكية)، أو نسبة نيوترن إلى بروتون عجيبة. ويمكن للتجارب تصنيع مثل هذه النويات باستخدام الاندماج النووي أو تفعاعلات اصتدام النوكليونات باستخدام شعاع أيوني من معجل جسيمات.

الشعاع الذي يكون له طاقة أكبر يمكن أن يستخدم لعمل نواة في درجات الحرارة العالية، وهناك علامات أن هذه التجارب قد أنتجت انتقال حالة من حالة النواة العادية إلى حالة جديدة، بلازما كوارك-جلوين، وفيها تمتزج كواركات مع بعضها البعض. وطبقا لنظرية النموذج العياري ترتبط الكواركات في ثلاثيات لتكوين البروتون والنيوترون.

قوى الارتباط
------------

تتشكل قوى الترابط بين مكونات النواة كجزء من التآثر القوي. يربط التآثر القوي الكواركات التي تكوّن البروتونات والنيوترونات. فالقوى النووية التي تربط بين البروتونات والنيوترونات أضعف بكثير من قوة التآثر القوي.

وتعمل القوة النووية خلال مسافات صغيرة بين البروتونات والنيوترونات ولذلك نسمي ذلك الجسيمين في النواة نوكليون. وتتغلب القوة النووية على التنافر بين البروتونات الحادث داخل النواة بتأثير القوة الكهرومغناطيسية فتبقى النواة متماسكة. ونظرا للقصر الشديد لقوة الارتباط النووية فإنها تتخاذل سريعا مع زيادة المسافة (أنظر جهد يوكاوا)، ولذلك تكون النواة الذرية مستقرة إذا لم يتعد حجمها حجما معينا.

وتعتبر نواة الرصاص-208 هي أثقل نواة مستقرة نعرفها (فهي لا تُبدي تحلل ألفا ولا تحلل بيتا) ويأتي مجموع النوكليونات في نواة الرصاص 208 من مجموع البروتونات 82، والنيوترونات 126. أما الأنوية الأكبر من الرصاص-208 فتكون غير مستقرة وتبدي ظاهرة النشاط الإشعاعي أي تتحلل مصدرة أشعة ألفا أو اشعة بيتا. وكلما زادت كتلة النواة وفاقت الرصاص-208 كلما قصر عمر النصف لها لزيادة بعدها عن حالة الاستقرار. ونجد أن البزموت-209 مستقر بالنسبة إلى تحلل بيتا ولكنه يتحلل تحلل ألفا بعمر النصف فائق الطول، يقدر بعمر الكون.

وقد بدأ العلماء عام 1934 في التفكير في طبيعة قوى الارتباط النووية بعد اكتشافهم للنيوترونات واتضاح أن نواة الذرة تتكون من بروتونات ونيوترونات. فقد اعتقد آنذاك أن قوة الارتباط النووية تنتقل عن طريق جسيم أولي يسمى ميزون (مثلما تترابط الذرات بعضها البعض بواسطة الإلكترونات مكونة جزيئات). ثم تعمق العلماء في البحث وأصبح اعتقادنا منذ عام 1970 بأن تلك الميزونات عبارة عن كواركات وجلوونات تنتقل بين النوكليونات التي هي أصلا مكونة من كواركات وجلوونات. وقد أدى هذا النموذج إلى تفسير قوة الارتباط النووية التي تربط النوكليونات بعضها البعض في النواة الذرية، وما هي إلا جزء من التآثر القوي، أشد قوة نعرفها تعمل على الربط بين الكواركات في النوكليونات.

مواضيع ذات صلة
--------------

* قائمة جسيمات
* نشاط إشعاعي
* اندماج نووي
* انشطار نووي
* فيزياء نووية
* عدد ذري
* كتلة ذرية
* نظير

وصلة خارجية
-----------

* SCK.CEN مركز الأبحاث النووية البلجيكي Mol، Belgium

مراجع
-----

|  |  |
| --- | --- |
| مشاريع شقيقة | في كومنز صور وملفات عن: نواة الذرة |


1. ↑  وصلة مرجع: .
2. 1 2  مذكور في: *موسوعة بريتانيكا على الإنترنت*. مُعرِّف موسوعة بريتانيكا على الإنترنت (EBID): science/atom. لغة العمل أو لغة الاسم: الإنجليزية.
3. ↑  محمد خير أبو حرب (1985)، *المعجم المدرسي*، مراجعة: ندوة النوري (ط. 1)، دمشق: وزارة التربية، ص. 1091، OCLC:1136027329، QID:Q116176016
4. ↑  Machleidt، R.؛ Entem، D.R. (2011). "Chiral effective field theory and nuclear forces". *Physics Reports*. ج. 503 ع. 1: 1–75. arXiv:1105.2919v1. Bibcode:2011PhR...503....1M. DOI:10.1016/j.physrep.2011.02.001.
5. ↑  Krane, K.S. (1987). *Introductory Nuclear Physics*. جون وايلي وأولاده  ‏. ISBN:0-471-80553-X.`{{استشهاد بكتاب}}`: صيانة CS1: extra punctuation (link)
6. ↑  Iwanenko, D.D. (1932). "The neutron hypothesis". *Nature*. ج. 129 ع. 3265: 798. Bibcode:1932Natur.129..798I. DOI:10.1038/129798d0.

| * ع
* ن
* ت
الجسيمات في الفيزياء |
| --- |
| أولية | 

|  |  |  |  |  |  |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| فرميونات | 

|  |  |
| --- | --- |
| كواركات | 
* كوارك علوي
	+ مضاد
* كوارك سفلي
	+ مضاد
* كوارك ساحر
	+ مضاد
* كوارك غريب
	+ مضاد
* كوارك قمي
	+ مضاد
* كوارك قعري
	+ مضاد

 |
| لبتونات | 
* إلكترون
	+ بوزيترون
* ميوون
	+ مضاد
* تاوون
	+ مضاد
* إلكترون نيوترينو
	+ مضاد
* ميوون نيترينو
	+ مضاد
* تاوون نيترينو
	+ مضاد

 |

 |
| بوزونات | 

|  |  |
| --- | --- |
| عيارية | 
* فوتون
* غلوون
* بوزونات دبليو وزد

 |
| سلمية | 
* بوزون هيغز

 |

 |
| حقول شبحية | 
* شبح فادييف-بوبوف

 |
| افتراضية | 

|  |  |  |  |  |  |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| نظائر فائقة | 

|  |  |
| --- | --- |
| غوجينوات | 
* غلوينو
* غرافيتينو
* فوتينو

 |
| أخرى | 
* أكسينو
* شارجينو
* هيكزينو
* نيوترالينو
* سفرميون (إيقاف الكوركات المتناظرة)

 |

 |
| أخرى | 
* أكسيون
* كرفاتون
* ديلاتون
* جرافتون مزدوج
* جرافيفوتون
* جرافتون
* إنفلايتون
* ليبتوكواركات
* أحادي القطب المغناطيسي
* ماجورون
* فرميون ماجورانا
* فوتون مظلم
* بريوون
* نيوترينو خامل
* تاكيون
* بوزونات دبليو′ وزد′
* بوزونات إكس وواي

 |

 |

 |
| مركبة | 

|  |  |  |  |  |  |  |  |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| هادرونات | 

|  |  |
| --- | --- |
| باريونات | 
* نوية
	+ بروتون
	+ مضاد البروتون
	+ نيوترون
	+ مضاد نيوترون
* باريون دلتا
* باريون لامدا
* باريون سيغما
* باريون ساي
* باريون أوميغا

 |
| ميزونات | 
* بيون
* ميزون رو
* ميزونات إيتا وإيتا الأولية
* ميزون إيتا القاعي
* ميزون فاي
* ميزون جاي/بساي
* ميزون أوميغا
* ميزون أبسلون
* كاون
* ميزون بي
* ميزون دي
* كواركونيوم

 |
| هادرونات شاذة | 
* تترا كوارك (تترا كوارك مزدوج-ساحر)
* بنتا كوارك

 |

 |
| أخرى | 
* نواة الذرة
* ذرة
* ذرة شاذة
	+ بوزترونيوم
	+ ميونيوم
	+ تونيوم
	+ أونيوم
	+ بيونيوم
	+ بروتونيوم
* ذرة فائقة
* جزيء

 |
| افتراضية | 

|  |  |  |  |  |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| 

|  |  |
| --- | --- |
| باريونات | 
* هيكساكوارك
* هيبتاكوارك
* سكارميون

 |
| ميزونات | 
* كرة الغراء
* ميزون ثيتا
* ميزون تي

 |

 |
| أخرى | 
* جزيء ميزوني
* بوميرن
* ديكوارك
* هادرون-آر

 |

 |

 |
| أشباه الجسيمات | 
* أنيوون
* سوليتون دافيدوف
* دروبليتون
* أكسيتون
* فراكتون
* ثغرة
* ماغنون
* فونون
* بلازمارون
* بلازمون
* بولاريتون
* بولارون
* روتون
* تريون

 |
| قوائم | 
* الباريونات
* الميزونات
* الجسيمات
* أشباه الجسيمات
* التسلسل الزمني لاكتشاف الجسيمات

 |
| متعلق | 
* تاريخ الفيزياء دون الذرية
	+ الجدول الزمني
* النموذج المعياري
	+ صياغة رياضية
* جسيم دون ذري
* جسيم
* جسيم مضاد
* فيزياء نووية
* طريقة ثمانية
	+ نموذج الكوارك
* مادة غريبة
* جسيم عديم الكتلة
* جسيم نسبي
* جسيم افتراضي
* ازدواجية موجة جسيم
* شوفينية الجسيمات

 |
|  **بوابة الفيزياء** |


| * ع
* ن
* ت
تقانة نووية |
| --- |
| فيزياء نووية | 
* انشطار نووي
* اندماج نووي
* إشعاع
* إشعاع مؤين
* نواة الذرة
* مفاعل نووي
* وقاية من الإشعاع
* هندسة نووية
* كيمياء نووية

 |
| وقود نووي | 
* بلوتونيوم
* مادة انشطارية
* يورانيوم(مخصب
* منضب)
* ثوريوم
* ديوتريوم
* تريتيوم
* يورانيوم مخصب

 |
| طاقة نووية | 
* مفاعل نووي
* نفايات نووية
* اندماج نووي
* تطوير طاقة مستقبلية
* مفاعل الماء المضغوط
* مفاعل الماء المغلي
* مفاعلات الجيل الرابع
* مفاعل استنسال سريع
* مفاعل بتبريد غازي تقدمي
* مفاعل ملح منصهر
* مفاعل سريع بتبريد الرصاص
* توليد الطاقة بالاندماج
* مفاعل الماء فوق الحرج
* مفاعل كندو
* مفاعل تكاملي سريع
* مفاعل ماء ثقيل مضغوط
* دفع نووي

 |
| طب نووي | 
* أشعة سينية
* تصوير مقطعي بالإصدار البوزيتروني
* تصوير مقطعي بالإصدار البوزيتروني
* علاج بالأشعة
* علاج شرائحي
* علاج من قرب

 |
| قنابل نووية | 
* تاريخ الأسلحة النووية
* حرب نووية
* سباق التسلح النووي
* تصميم الأسلحة النووية
* تأثيرات ناجمة عن انفجار القنبلة النووية
* اختبار نووي
* إيصال الأسلحة النووية
* انتشار الأسلحة النووية
* قائمة الدول التي تملك قنابل نووية

 |
| شركات ومنظمات التقنية النووية | 
* وكالة الطاقة النووية
* يورنكو
* آرافا
* هيتاشي
* ميتسوبيشي
* توشيبا
* معامل الدكتور عبد القدير خان للبحوث

 |

|  |  |
| --- | --- |
| معرفات كيميائية | 
* **الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC)**: N04256

 |

|  |  |
| --- | --- |
| ضبط استنادي: وطنية عدلها في ويكي بيانات | 
* الملف الاستنادي المتكامِل (GND)
* مكتبة البرلمان القومي الياباني (NDL)
* قاعدة البيانات الوطنية التشيكية (NLCR AUT)

 |

* أيقونة بوابةبوابة كيمياء فيزيائية
* أيقونة بوابةبوابة ميكانيكا الكم
* أيقونة بوابةبوابة الفيزياء
* أيقونة بوابةبوابة الكيمياء
* أيقونة بوابةبوابة تقانة نووية