Fizikos mokslas

Branduolinė fizika

Ši fizikos šaka nagrinėja atominio branduolio struktūrą ir radiaciją iš nestabilių branduolių. Maždaug 10 000 kartų mažesnės nei atomas, branduolio sudedamosios dalelės, protonai ir neutronai branduolinėmis jėgomis taip stipriai traukia, kad branduolinė energija yra maždaug 1 000 000 kartų didesnė nei tipiškos atominės energijos. Kvantinė teorija reikalinga norint suprasti branduolinę struktūrą.

Kaip ir sužadinti atomai, nestabilūs radioaktyvūs branduoliai (natūraliai atsirandantys arba dirbtinai sukurti) gali skleisti elektromagnetinę spinduliuotę. Energetiniai branduoliniai fotonai vadinami gama spinduliais. Radioaktyvieji branduoliai išskiria ir kitas daleles: neigiamus ir teigiamus elektronus (beta spindulius), lydimus neutrinų, ir helio branduolius (alfa spindulius).

Pagrindinė branduolinės fizikos tyrimų priemonė yra dalelių (pvz., Protonų ar elektronų), nukreiptų kaip sviediniai prieš branduolinius taikinius, pluoštai. Aptiktos besisukančios dalelės ir visi iš jų atsirandantys branduoliniai fragmentai, išanalizuotos jų kryptys ir energija, kad būtų galima sužinoti branduolio struktūros detales ir sužinoti daugiau apie stipriąją jėgą. Daug silpnesnė branduolinė jėga, vadinamoji silpna sąveika, lemia beta spindulių išmetimą. Branduolinio susidūrimo eksperimentuose naudojamos didesnės energijos dalelių, įskaitant nestabilių dalelių, vadinamų mezonu, pluoštai, kuriuos sukuria pirminiai branduoliniai susidūrimai greitintuvuose, dubliuotuose mezonų fabrikuose. Mezonų mainai tarp protonų ir neutronų yra tiesiogiai atsakingi už stiprią jėgą. (Norėdami sužinoti apie mezonų mechanizmą, skaitykite žemiau „Pagrindinės jėgos ir laukai“.)

Radioaktyvumo ir susidūrimų, dėl kurių branduolys nutrūksta, metu keičiasi branduolinio užtaiso cheminė tapatybė. Dalijimosi ir branduolių sintezės metu vykstančiose branduolinėse reakcijose, kuriose nestabilūs branduoliai yra padalijami į mažesnius branduolius arba sujungiami į didesnius, energijos išsiskyrimas žymiai viršija bet kurios cheminės reakcijos išsiskyrimą.