الفيزياء فصل ثاني

• تتكوّن النواة من نوعين من الجُسيمات؛ بروتونات موجبة الشحنة ونيوترونات متعادلة الشحنة، ويطلق  اسم نيوكليون على كل من البروتون والنيوترون. ويعبر  ويُعبَّر عن نواة أيّ عنصر برمزه الكيميائي، إضافة إلى عددها الذري(Z) وعددها الكتلي (A) بالصورة الآتية (${}_Z{}^{A}X$ ).وقد تتساوى نوى عنصر معيّن في عددها الذري، ولكنّها قد تختلف في عددها الكتلي؛ بسبب اختلاف عدد النيوترونات فيها، وتُسمّى نظائر.
• نظرًا إلى صغر كتل النوى، فإنّ وحدة الكيلوغرام غير مناسبة  للتعبير عن كتلها، لذا عُرِّفت وحدة كتلة جديدة تتناسب مع كتل النوى تسمى وحدة الكتل الذرية ورمزها (amu). علما بأن البروتون والنيوترون تقريبا متساويين في الكتلة. 
• معظم النوى تأخذ شكلاً كرويًّا تقريبًا، ويحسب نصف قطر النواة من العلاقة ($r=r_0 A^{\frac{1}{3}}$)، ويحسب حجم النواة من العلاقة ($V=\frac{4}{3}\pi { r}_0^3 A$). أما كثافة النواة فهي ثابتة للنوى جميعها. 
•  تحافظ النواة على تماسكها بسبب وجود قوة تتغلب على قوة التنافر بين بروتوناتها تسمى القوة النووية: قوة تجاذب كبيرة تنشأ بين النيوكليونات، 
  ولا تعتمد على الشحنة الكهربائية، وهي قوة قصيرة المدى لا يظهر تأثيرها إلا إذا كانت النيوكليونات قريبة جدًّا من بعضها. 
• النوى في الطبيعة نوعان؛مستقرة وغير مستقرة،  ويخضع استقرار النواة إلى عوامل عدة أهمها نسبة عدد النيوترونات إلى عدد البروتونات؛ فالنوى المستقرة التي يقلّ عددها الذري عن 20 أو يساويه معظمها تمتلك العدد نفسه من البروتونات والنيوترونات، والنوى المستقرة التي عددها الذري أكبر من 20 وأقل من 83 تحوي عددًا من النيوترونات أكبر من عدد البروتونات،  ولا يوجد نوى مستقرة عددها الذري أكبر من 82.
• عند تمثيل العلاقة بين عدد البروتونات وعدد النيوترونات للنوى بيانيًّا،
  نحصل على منحنى يُسمى منحنى(N-Z) تشكل فيه النوى المستقرة  نطاق ضيق يُسمّى نطاق الاستقرار. 
• توصل العالم آينشتين إلى معادلة تسمى تكافؤ (الكتلة- الطاقة )يمكن التعبير عنها بصورتين، الأولى( $E= m c^2$) وذلك عندما تقاس الكتلة بوحدة (Kg) فتحسب الطاقة بالجول(J). والصورة الثانية ($E=m\times 931.5$) وذلك عندما تقاس الكتلة بوحدة (amu) فتحسب الطاقة بوحدة (MeV)، والصورة الثانية تستخدم في الحسابات النووية.
• لفصل النيوكليونات بعضها عن بعض يجب تزويدها بطاقة تمكنها من 
   التغلّب على قوة التجاذب النووية. وتُعرّف بطاقة الربط النووية (BE)، وتحسب بإيجاد الفرق في الكتلة ($∆m$) بين مجموع كتل مكونات النواة وكتلة النواة باستخدام العلاقة :$BE=∆m\times 931.5=\left[\left(Z m_p+N m_n\right)-M\right]\times 931.5$
   علما بأن مجموع كتل مكونات النواة دائما أكبر من كتلة النواة.
• تتوزع طاقة الربط  على النيوكليونات، ويمكن حساب متوسط الطاقة التي
  حصل عليها كلّ نيوكليون بقسمة طاقة الربط النووية للنواة على عدد النيوكليونات، وتسمى (BE/A) وتعد مؤشرا على استقرار النواة؛فكلما زادت طاقة الربط النووية لكل نيوكليون زاد استقرار النواة.
• عند تمثيل العلاقة بين طاقة الربط النووية لكلّ نيوكليون والعدد الكتلي بيانيا نتوصل إلى الأمور الآتية :                                                                                                                                                                                               1. نوى الحديد والنيكل (التي عددها الكتلي 60 تقريبا) هي الأكثر استقراراً.      2.النوى  الخفيفة تميل إلى الاندماج لتكوين نواة أثقل ذات طاقةربط نوويّة لكل نيوكليون أكبر (أكثر استقرارا).

    3.النواة الثقيلة  تميل للانشطار  للحصول على نواتين متوسطتين لهما               طاقة ربط لكل نيوكليون أكبر (أكثر استقرار) 

   4.طاقة الربط النوويّة لكل نيوكليون تتغير بمقدار قليل مع زيادة العدد الكتلي
     للنوى التي عددها الكتلي(A>50) وسبب ذلك صغر مدى القوة النووية ؛  لأن       النيوكليون داخل النواة يتجاذب مع النيوكليونات المحيطة به فقط، ولا يتأثر         ببقية النيوكليونات وهذا ما يعرف بإشباع القوة النووية القوية.