ایک ایٹم میں ایک الیکٹران کی توانائی کی quantization کے. سست نیوٹرانوں کی طرف سے ایک ری ایکٹر میں توانائی پیدا کرنے کا ایک طریقہ

یہ مضمون توانائی کا Quantization اور اس رجحان کی اہمیت جدید سائنس کرنا ہے اس کے بارے میں بات کرتی ہے. اس توانائی کا discreteness کی دریافت کی تاریخ سے پتہ چلتا ہے، اور یہ بھی کوانٹائزڈ ایٹموں کے دائرہ کار کا مظاہرہ کیا.

طبیعیات کے اختتام

انیسویں صدی کے آخر میں، مشکوک سائنسدانوں کو درپیش: ٹیکنالوجی کے اس وقت کے موجودہ سطح، طبیعیات کے تمام ممکنہ قوانین دریافت بیان کیا اور تعلیم حاصل کر رہے تھے. سائنسز میں انتہائی ترقی صلاحیتوں پڑا ہے جو طالب علم، استاد طبیعیات منتخب کرنے کا مشورہ دیا. وہ چھوٹے معمولی تفصیلات کے مطالعہ کے لئے صرف ایک معمول کا کام نہیں تھا کہ جلال ظاہر یہ اب ممکن نہیں ہے تو ایمان لے آیا. یہ زیادہ مناسب محتاط شخص، تحفے میں نہیں ہے. تاہم، تصویر زیادہ دل لگی ہے کہ دریافت کی عکاسی کرنے موقع دیا تھا. یہ سب ایک سادہ inconsistencies کے ساتھ شروع کر دیا. شروع کرنے کے لئے یہ پتہ چلا ہے کہ روشنی کافی ٹھوس نہیں ہے: بعض حالات میں، ہائیڈروجن کے جلنے کی بجائے صرف ایک جگہ کی لائنوں کے پلیٹ نمبر پر چھوڑ دیا. اس کے علاوہ، یہ ہیلیم کے سپیکٹرا ہائیڈروجن سپیکٹرا سے زیادہ لائنوں تھا کہ پتہ چلا گیا تھا. اس کے بعد یہ دریافت کیا گیا تھا ایک ستارہ کی پگڈنڈی دوسروں سے مختلف ہے. اور خالص تجسس مجبور محققین کو دستی طور پر سوالوں کے جوابات کی تلاش میں ایک کے بعد ایک کے تجربے کو ڈال دیا. ان دریافتوں کے تجارتی استعمال پر وہ کے بارے میں سوچا نہیں کیا ہے.

پلینک اور کوانٹم

ہمارے لئے خوش قسمتی سے، طبیعیات میں اس پیش رفت ریاضی کی ترقی کے ہمراہ تھے. ناقابل یقین حد تک پیچیدہ فارمولے میں فٹ کیا ہو رہا ہے کی وضاحت ہے. 1900 میں میکس پٹرا، بالکل سیاہ جسم کے تابکاری کے اصول پر کام کر، پتہ چلا ہے کہ توانائی کوانٹائزڈ ہے. مختصر طور پر ہمیں بتا اس بیان کے معنی بہت آسان ہے کے بارے میں. کوئی بنیادی ذرہ صرف کچھ مخصوص حالات میں ہو سکتا ہے. کسی نہ کسی طرح ماڈل کا سبب بنے تو جوابی 1، 3، 8، 13، 29، 138. دیگر تمام اقدار کی طرح ریاستوں دکھائے جا سکتے ہیں ان کے درمیان دستیاب نہیں ہیں. اس کی وجوہات ہم بعد میں ظاہر کرے گا. تاہم، آپ کو اس دریافت کی کہانی میں کودو، تو اس کے قابل سائنسدان سمجھا کہ زندگی کے اختتام کی توانائی quantization کے، صرف ایک آسان حساب کا چال ہے ایک سنگین جسمانی احساس کے ساتھ عطا نہیں ہے کہ نوٹنگ ہے.

لہر اور وزن

بیسویں صدی کے آغاز ابتدائی ذرات کی دنیا سے متعلق انکشافات کے ساتھ جھگڑا زوروں پر تھا. لیکن سب سے بڑا اسرار میں سے مندرجہ ذیل مارکس کا اختلاف ہے: بعض صورتوں میں، ذرات برتاؤ بڑے پیمانے پر (اور اس طرح کی رفتار) کے ساتھ اشیاء کی طرح، اور کچھ - ایک لہر کی طرح. طویل اور مسلسل تنازعات اختتام ناممکن آئے پیچھے: الیکٹران، پروٹان اور نیوٹران بیک وقت ان کی خصوصیات ہیں. اس رجحان کی لہر-ذرہ duality کی (روسی سائنسدانوں کی تقریر دو سو سال پہلے کنکا بلایا ذرہ میں) کہا جاتا ہے. اس طرح، ایک الیکٹران کے طور پر ایک مخصوص فریکوئنسی کی لہر میں گندا کر رہے تھے، ایک مخصوص بڑے پیمانے پر ہے. الیکٹرانک ایٹم نابیک کے ارد گرد گھما جو، لامتناہی ایک دوسرے پر لہروں عائد. نتیجتا، صرف مرکز (طول موج پر منحصر ہے) سے مخصوص فاصلے میں، الیکٹران لہر گھما، ایک دوسرے کو منسوخ نہیں کرتے. کم از کم - اس کے "دم" کی highs پر الیکٹران لہر کے "سر" نافذ کر maximums اور کم سے کم قیمت کے ساتھ موافق جب اس وقت ہوتی ہے. یہ ایٹم کی توانائی کی quantization کے کی وضاحت کرتا ہے کہ ایک اچھی طرح سے مقرر مدار کی موجودگی ہے جس میں الیکٹران موجود کر سکتے ہیں.

vacuo میں کروی nanokon

تاہم، حقیقی نظام ناقابل یقین حد تک پیچیدہ ہیں. منطق ہائیڈروجن اور ہیلیم میں بیان کے اوپر مزید کہا کہ سمجھا جا سکتا الیکٹران مدار کے نظام کی اطاعت. تاہم، بلکہ پیچیدہ حساب کی ضرورت پر پھر سے. سمجھنے کے لئے کہ کس طرح جدید طلباء ممکنہ کنویں میں ذرہ کی quantization کے توانائی میں جاننے سیکھنے کے لئے. شروع کرنے کے لئے، ایک گڑھے اور ایک الیکٹران ماڈل کا مثالی فارم منتخب کریں. ان Schrödinger مساوات کو حل کرنے کے لئے توانائی کی سطح ایک الیکٹران ہو سکتا ہے جس میں ہیں. زیادہ متغیر متعارف کرانے، انحصار کے لئے ملاحظہ کرنے کے لئے سیکھنے کے بعد: اچھی طرح سے کی چوڑائی اور گہرائی، توانائی اور الیکٹران کے تعدد، اس definiteness کھو دیتا ہے پیچیدگی مساوات کا اضافہ. اس کے علاوہ گڑہی شکل تبدیل کر دیا جاتا ہے (جیسے یہ مربع یا دانتےدار پروفائل بن جاتا ہے، کناروں سے اس توازن کھو دیتے ہیں)، مطلوبہ خصوصیات کے ساتھ فرضی ابتدائی ذرات لیا جاتا ہے. اور صرف اس صورت اصلی ایٹم اور بھی زیادہ پیچیدہ نظام کے دیپتمان توانائی quantization کے لئے ظاہر ہوتا ہے جس میں مسائل کو حل کرنے کے لئے معلومات حاصل کریں.

تسلسل رفتار

تاہم، توانائی کی سطح، مثال کے طور پر ایک الیکٹران - کم یا زیادہ واضح قدر ہے. سب، ایک یا دوسرے راستے میں، لیکن ایسا لگتا ہے کہ اس سے زیادہ مرکزی حرارتی نظام کی بیٹری کی توانائی، اعلی اپارٹمنٹ میں درجہ حرارت ہے. اس کے مطابق، توانائی کی quantization کے ذہن تصور کرنا اب بھی ممکن ہے. احساس intuitively پر مشکل بنا کہ فزکس میں تصورات بھی ہیں. رفتار زمین پر مصنوعات کی میکرو رفتار ہے (نہیں بھول ہے کہ رفتار اور دونوں کی رفتار - ویکٹر شدت، یعنی سمت سے آزاد). اس سے یہ آہستہ آہستہ پرواز کہ اوسط قیمت پتھر آپ کو ایک شخص میں گر جائے تو صرف ایک خروںچ چھوڑ واضح ہے تسلسل کی وجہ سے ہے، اس کے بعد تیز رفتار پر فائرنگ ایک چھوٹی سی گولی، کے طور پر، جسم کے ذریعے ٹوٹ جاتا ہے. مائیکرو اسی نبض میں - یہ ارد گرد کی جگہ کے ساتھ ذرہ کا رشتہ، اس کے ساتھ ساتھ اس کی جائیداد جائیں خاصیت اور دیگر ذرات کے ساتھ بات چیت ہے کہ اس طرح کی ایک مقدار ہے. مؤخر الذکر توانائی پر براہ راست انحصار ہے. اس طرح، یہ توانائی اور ذرہ کی رفتار کے quantization کے باہم کیا جا کرنے کے لئے ہے کہ واضح ہو جاتا ہے. اس کے علاوہ، جس طبعی رجحان کے کم سے کم ممکنہ حصہ کی طرف اشارہ کرتا ہے اور پتہ چلتا مجرد اقدار مسلسل H، فارمولے اور nanoworld میں ذرات کی توانائی اور رفتار میں بھی شامل تھے. رفتار - لیکن اس سے بھی زیادہ دور بدیہی بیداری سے ایک تصور نہیں ہے. یہ گھومنے لاشوں سے مراد ہے اور ایک بڑے پیمانے پر اور ایک گھومنے کونیی سمتار کیا مطلب. یادآوری، کونیی رفتار فی یونٹ وقت کی گردش کی شدت کی طرف اشارہ کرتا. کونیی رفتار بھی گھومنے جسم مادہ کے آونٹن کے طریقہ کار کی رپورٹ کرنے کے قابل ہے: ایک ہی بڑے پیمانے پر کے ساتھ اشیاء لیکن گردش کے محور کے بارے میں یا علاقے کے مختلف کونیی رفتار پڑے گا پر مرکوز. قاری کو شاید پہلے سے ہی اندازہ لگایا طور پر، ایٹمی دنیا میں کونیی رفتار کی توانائی quantization کے لئے ہے.

کوانٹم اور لیزر

مجرد توانائی اور واضح دیگر مقدار کے افتتاح کے اثرات. دنیا کا تفصیلی مطالعہ کوانٹم کو صرف ممکن شکریہ ہے. مواد کا مطالعہ کرنے کے جدید طریقوں، ان کے پیدا کرنے کے لئے مختلف مواد اور یہاں تک کہ سائنس کے استعمال - تفہیم کس توانائی quantization کے کا ایک قدرتی توسیع. آپریشن کے اصول اور لیزر کے استعمال - کوئی رعایت نہیں ہے. کام کر سیال، اور ایک پمپ مائکشیپک آئینے: عام طور پر، لیزر تین بنیادی عناصر پر مشتمل ہے. دو ئلیکٹرانوں کے درجے پر نسبتا قریب وہاں موجود ہیں تاکہ کام کر سیال منتخب کیا جاتا ہے. ان کی سطح کے لئے سب سے اہم کسوٹی ان پر الیکٹرانوں کی زندگی بھر کی ہے. یہ کتنا الیکٹران سے پہلے ایک کم اور مستحکم پوزیشن میں جانا کسی خاص حالت میں زندہ رہنے کے قابل ہے. دو سطحوں میں سے زیادہ طویل رہنے اوپری ہونا چاہئے. پھر پانی کے پمپنگ (اکثر - ایک معیاری بلب، کبھی کبھی - اورکت) الیکٹران توانائی کے اوپری سطح پر جمع ہوئے اور وہاں جمع ان میں سے سب کے لئے کافی توانائی ہے فراہم کرتا ہے. یہ آبادی الٹا سطحوں کہا جاتا ہے. مزید یہ کہ کسی الیکٹران نیچے الیکٹرانوں کی رکاوٹ کا باعث ایک فوٹون کے اخراج کے ساتھ ایک کم اور مستحکم ریاست کے لئے اقدامات. اس عمل کی خصوصیت یہ ہے کہ تمام photons کی طرح حاصل کیا جاتا ہے ایک ہی طول موج اور معقول ہے ہے. تاہم، کام کر سیال کافی عام طور پر بڑا ہے، اور یہ مختلف سمتوں میں ہدایت بہاؤ پیدا. مائکشیپک آئینے کا کردار photons کے صرف ان نہریں، جس میں ایک ہی سمت ہے کو فلٹر کرنے کے لئے ہے. اس کے نتیجے کے طور پر، پیداوار ایک ہی طول موج کی معقول لہروں کی ایک تنگ شدید بیم ہے. سب سے پہلے، یہ صرف ایک ٹھوس میں ممکن سوچا گیا تھا. پہلا لیزر کام کر سیال کے طور boule تھا. مائعات، گیس، اور یہاں تک کہ کیمیائی تعامل - اب، تمام قسم کے اور اقسام میں lasers کے موجود ہیں. قاری دیکھ سکتے ہیں، اس عمل میں اہم کردار ایٹم طرف جذب اور روشنی کے اخراج کی طرف سے کھیلا جاتا ہے. اس معاملے میں توانائی کے quantization کے صرف نظریہ بیان کرنے کے لئے بنیاد ہے.

روشنی اور الیکٹران

یاد کرتے ہیں ایک دوسرے سے مدار سے ایک ایٹم میں ایک الیکٹران کی منتقلی ایک اخراج یا توانائی کے جذب یا تو ان کے ہمراہ ہے کہ. یہ توانائی کی روشنی، یا فوٹون کی ایک فوٹون طور پر ظاہر ہوتا. رسمی طور فوٹون ایک ذرہ ہے، لیکن nanoworld کے دیگر باشندوں پر مختلف ہے. فوٹون کوئی بڑے پیمانے پر ہے، لیکن رفتار ہے. انہوں نے کہا کہ 1899 میں روسی سائنسدان Lebedev سے ابھی تک یہ ثابت کر واضح طور پر روشنی کے دباؤ کا مظاہرہ. فوٹون صرف تحریک میں موجود ہے اور اس کی رفتار روشنی کی رفتار ہے. یہ ہماری کائنات اعتراض میں ممکن سب سے تیز ہے. روشنی کی رفتار (عام طور پر ایک چھوٹے لاطینی "C" کی طرف اشارہ کیا) فی سیکنڈ کے بارے میں تین لاکھ کلومیٹر ہے. مثال کے طور پر (اسپیس معیارات پر بہت بڑی نہیں ہے) ہماری کہکشاں کے حجم ایک لاکھ نوری سال کے بارے میں ہے. معاملہ کے ساتھ درپیش ہے، فوٹون اسے اس کی طاقت مکمل طور پر، اس میں تحلیل کے طور پر اگر فراہم کرتا ہے. فوٹون کی توانائی، دوسرے ایک مدار سے ایک الیکٹران کی منتقلی میں جاری یا جذب کیا جاتا ہے جس کے مدار کے درمیان فاصلے پر منحصر ہے. یہ چھوٹا ہے تو - بالائے حاصل - بڑی ہے تو، کم توانائی کے ساتھ اورکت کرنوں سے باہر کھڑا ہے.

ایکس رے اور ڈے گاما کرنوں

بالائے بنفشی بعد برقناطیسی رینج ایک roentgen اور گاما تابکاری پر مشتمل ہے. عام طور پر وہ طول موج، تعدد اور توانائی ایک کافی وسیع رینج میں میں overlapped رہے ہیں کر رہے ہیں. یہ ایک ہی طول موج کے 5 picometers کی طول موج اور گاما فوٹون کے ساتھ ایک ایکس رے فوٹون ہے، ہے. وہ صرف تیاری کی راہ میں اختلاف ہے. Roentgen بہت تیز الیکٹرون کی موجودگی میں پایا جاتا ہے، اور گاما تابکاری صرف ویگھٹن اور نابیک کے coalescence کے عمل میں حاصل کیا جاتا ہے. ایکس رے اور مشکل (عام طور پر صنعتی یا تحقیق کے مقاصد کے لئے صرف ضروری) (پارباسی انسانی پھیپھڑوں اور ہڈیوں کی مدد سے) معتدل میں تقسیم کیا جاتا ہے. بہت سختی سے الیکٹرانوں تیز، اور پھر اچانک نیچے اس کی سست رفتار (مثال کے طور پر، ایک ٹھوس بھیجنا) تو جو ایکسرے photons کی اختیرن گا. ہدف جوہری کی مادہ کے ساتھ ان الیکٹرانوں کے ٹکراؤ میں الیکٹرانوں نچلے شیل سے باہر نکالا جاتا ہے. ئلیکٹرانوں اوپری گولے ان کی جگہ لینے، منتقلی بھی ایکس رے اتسرجک.

گاما کرنوں دیگر مقدمات میں پائے جاتے ہیں. جوہری کے نابیک، وہ بہت ابتدائی ذرات پر مشتمل ہوتے ہیں اگرچہ، بھی چھوٹے سائز کی طرف سے خصوصیات ہے، اور اس وجہ سے، وہ توانائی quantization کے لئے ہوتے ہیں. نابیک کی منتقلی ایک کم، دائیں، اور گاما شعاعوں کے اخراج کے ہمراہ کرنا ریاست حوصلہ افزائی. رد عمل یا ایٹمی فیوژن کی کوئی گرنے گاما photons کے خروج سمیت جگہ لیتا ہے.

جوہری رد عمل

تھوڑا سا اوپر، ہم نے ذکر جوہری نابیک بھی کوانٹم دنیا کے قوانین کے تابع ہیں. لیکن اس طرح کے بڑے کور موجود ہیں قدرتی طور پر واقع ہونے مادہ ہے، وہ غیر مستحکم بن جاتے ہیں. وہ چھوٹے اور زیادہ مضبوط اجزاء میں ٹوٹ جاتے ہیں. یہ پڑھنے والے کو شاید اندازہ لگایا گیا ہے کے طور پر، کر رہے ہیں، مثال، پلوٹونیم اور یورینیم کے لئے. ہمارے سیارے ایک protoplanetary ڈسک سے قائم کرتے ہیں، تابکار مادوں کی ایک مقررہ رقم بھی نہیں تھا. وہ وقت کے بوسیدہ کے بعد سے، دوسرے کیمیائی عناصر میں تبدیل کر دیا. ابھی تک nondecayed یورینیم کی ایک بڑی تعداد بچ گئے ہیں کرنے کے لئے، اور اس رقم مثال کے طور پر لگایا جا سکتا ہے، زمین کی عمر. ہے جس کیمیائی عناصر کے قدرتی ریڈیوسکریتا، نصف زندگی وقت کے طور پر اس طرح کی ایک خصوصیت ہے. یہ وقت کی مدت اس قسم کی جوہری کی باقی تعداد آدھی ہو جائے گا جس کے لئے ہے. پلوٹونیم کی نصف زندگی ہے، مثال کے طور پر، وہاں ایک چوبیس ہزار سال ہے. تاہم، قدرتی ریڈیوسکریتا کے علاوہ میں، وہاں بھی مجبور کیا جاتا ہے. بھاری الفا ذرہ یا نیوٹران روشنی جوہری نابیک بمباری، تو وہ ٹوٹ. الفا ذرات، بیٹا ذرات، ڈے گاما کرنوں: اس صورت میں ionizing تابکاری کے تین اقسام ہیں. نابیک کے بیٹا تنزل چارج یونٹ میں ایک تبدیلی کی طرف جاتا ہے. الفا ذرات نابیک دو positrons لے. گاما تابکاری کوئی فیس نہیں ہے اور برقی میدان سے deflected نہیں ہے، لیکن سب سے زیادہ تیز بجلی ہے. توانائی کے quantization کے مرکز تمام صورتوں میں پایا جاتا ہے.

جنگ اور امن

lasers کے، ایکس رے، solids کے ایک مطالعہ اور ستارے - quanta کے بارے میں علم کے تمام پرامن ایپلی کیشنز. تاہم، ہماری دنیا کے خطرات سے بھرا ہوا ہے، اور ہر کوئی خود کو کی حفاظت کے لئے چاہتا ہے. سائنس بھی فوجی مقاصد کی خدمت کرتا ہے. یہاں تک کہ ایک گارڈ پر توانائی quantization کے طور پر دنیا خالصتا نظریاتی رجحان رکھ دیا. کچھ مجرد کسی بھی تابکاری، مثال کے طور پر جوہری ہتھیاروں کی بنیاد قائم کی. بالکل، اس کی ایپلی کیشنز کے جمع ہونے پر لڑاکا یونٹوں - امکان قاری ہیروشیما اور ناگاساکی یاد رکھیں گے. دیگر تمام وجوہات، سرخ بٹن چلی جو کم یا زیادہ پرامن تھا دبائیں. یہ ہمیشہ ماحول کی تابکار آلودگی کا سوال ہے کے طور پر. مثال کے طور پر اوپر اشارہ پلوٹونیم کی نصف زندگی زمین کی تزئین کی اس عنصر ایک بہت طویل وقت کے لئے استعمال کے لئے نااہل ہو جاتا ہے جس میں تقریبا ارضیاتی دور ہوتا ہے.

پانی اور تاروں

ہم سے جوہری رد عمل کے پرامن استعمال پر واپس جانے دو. یہ، کورس کے، ذرائع سے بجلی کی پیداوار کے بارے میں بات کر جوہری وکھنڈن کی. یہ عمل اس طرح لگتا ہے:

ابتدائی طور پر مفت نیوٹرانوں کے طور پر اور اس کے بعد ری ایکٹر کے کور وہ ایک الفا یا بیٹا تنزل رونما جو ایک تابکار عنصر (عام طور پر یورینیم آاسوٹوپ)، مارا.

اس ردعمل انینترت مرحلہ میں منظور نہیں کیا ہے، ری ایکٹر کور ایک نام نہاد retarders مشتمل ہے. ایک اصول کے طور پر، یہ ہیں جو بہت اچھی طرح نیوٹرون جذب گریفائٹ کی سلاخوں، سے بنا ہے. ان کی لمبائی کو ایڈجسٹ کرنے کی طرف سے، جو رد عمل کی شرح کی نگرانی کے لئے ممکن ہے.

نتیجے کے طور پر، ایک عنصر جاری توانائی کے ناقابل یقین رقم کسی دوسرے میں تبدیل کر دیا جاتا ہے. یہ توانائی کی نام نہاد بھاری پانی سے بھرا ہوا (اس کے بجائے ہائیڈروجن ڈیوٹیریم انووں کی) کنستر کی طرف سے جذب کیا جاتا ہے. ری ایکٹر کور بھاری مصنوعات آلودہ ہے کہ پانی کے ساتھ رابطے کے نتیجے میں تابکار کشی کی. یہ ری سائیکلنگ کے اس پانی کا سب سے بڑا مسئلہ ہے ایٹمی طاقت کے اس وقت.

تیسری - سب سے پہلے پانی سرکٹ میں دوسرے میں دوسری رکھ دیا جاتا ہے. تیسری سرکٹ کے پانی کو پہلے ہی استعمال کرنے کے لئے محفوظ ہے، اور یہ بجلی پیدا کرتا ہے جس ٹربائن، بدل جاتا ہے.

براہ راست جاری کئے cores کی توانائی اور اختتامی صارف کے درمیان بیچوان کی اتنی بڑی تعداد میں ہونے کے باوجود (چلو جو بھی طاقت نقصان تاروں کے کلومیٹر کے درجنوں بارے میں بھول نہیں)، اس کا ردعمل ناقابل یقین طاقت دیتا ہے. مثال کے طور پر ایک ایٹمی بجلی گھر صنعتوں کی ایک قسم کے ساتھ پورے علاقے کو بجلی فراہم کر سکتے ہیں.