न्यूक्लियर फिजिक्स क्या है (Nuclear Physics kya hai)

क्या आपने कभी न्यूक्लियर फिजिक्स के बारे में सुना है। अगर नहीं तो यह पोस्ट आपके लिए ही है। क्यूंकि इस पोस्ट में हम न्यूक्लियर फिजिक्स क्या है (Nuclear Physics in hindi) के बारे में जानेंगे। न्यूक्लियर फिजिक्स फिजिक्स की ही एक शाखा है जिसमे परमाणु के नाभिक का अधययन किया जाता है। परमाणु बम , रडार, रेडियोएक्टिविटी इत्यादि के बारे में न्यूक्लियर फिजिक्स में पढ़ा जाता है जिसकी संक्षिप्त जानकारी इस पोस्ट में दी जा रही है।

न्यूक्लियर फिजिक्स क्या है (Nuclear Physics in hindi)

नाभिकीय भौतिकी (Nuclear Physics), भौतिकी की वह शाखा है जिसके अंतर्गत परमाणु नाभिक और उसके घटकों और अंतःक्रियाओं का अध्ययन किया जाता है। परमाणु पदार्थ के अन्य रूपों का भी अध्ययन किया जाता है। नाभिकीय भौतिकी, परमाणु भौतिकी से अलग है जो परमाणु का अपने इलेक्ट्रॉनों सहित समग्र रूप से अध्ययन करता है।

कोई भी पदार्थ बहुत सारे अणुओं से मिलकर बनता और अणु बहुत सारे परमाणु से मिलकर बनता है और परमाणु के बनने में भी छोटे छोटे कण होते हैं। जिन्हें हम इलेक्ट्रान ,प्रोटोन और न्यूट्रान कहते हैं। परमाणु के नाभिक में प्रोटोन और न्यूट्रान होते हैं। नाभिकीय भौतिकी (Nuclear Physics) में इन्ही नाभिकीय कणों का अध्ययन किया जाता है। नाभिक में उपस्थित प्रोटोन की संख्या को परमाणु क्रमांक कहते हैं Z से प्रदर्शित किया जाता है। नाभिक में उपस्थित प्रोटोन और न्यूट्रान की संख्या के योग को परमाणु भार या परमाणु द्रव्यमान कहते हैं।

परमाणु भौतिकी का इतिहास (history of nuclear physics)

परमाणु भौतिकी का इतिहास, 1896 में हेनरी बेकरेल द्वारा रेडियोधर्मिता की खोज के साथ शुरू होता है, यूरेनियम लवणों में phosphorescence की जांच करते समय पता चला।  एक साल बाद जे जे थॉमसन द्वारा इलेक्ट्रॉन की खोज एक संकेत था कि परमाणु की आंतरिक संरचना थी। 20 वीं शताब्दी की शुरुआत में परमाणु का स्वीकृत मॉडल जे जे थॉमसन का "प्लम पुडिंग" मॉडल था जिसमें परमाणु एक सकारात्मक रूप से आवेशित गेंद थी जिसके अंदर छोटे नकारात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉन एम्बेडेड थे।

बाद के वर्षों में, रेडियोधर्मिता की बड़े पैमाने पर जांच की गई, विशेष रूप से मैरी क्यूरी, पियरे क्यूरी, अर्नेस्ट रदरफोर्ड और अन्य द्वारा। सदी के अंत तक, भौतिकविदों ने परमाणुओं से निकलने वाले तीन प्रकार के विकिरणों की भी खोज की थी, जिन्हें उन्होंने अल्फा, बीटा और गामा विकिरण नाम दिया था। 1911 में ओटो हैन और 1914 में जेम्स चाडविक द्वारा किए गए प्रयोगों से पता चला कि बीटा क्षय स्पेक्ट्रम असतत के बजाय निरंतर था। अर्थात्, गामा और अल्फा क्षय में देखी गई ऊर्जा की असतत मात्रा के बजाय, इलेक्ट्रॉनों को ऊर्जा की एक सतत श्रृंखला के साथ परमाणु से निकाला गया था। यह उस समय परमाणु भौतिकी के लिए एक समस्या थी, क्योंकि ऐसा प्रतीत होता था कि इन क्षयों में ऊर्जा संरक्षित नहीं थी।

1903 का भौतिकी का नोबेल पुरस्कार संयुक्त रूप से बेकरेल को उनकी खोज के लिए और मैरी और पियरे क्यूरी को रेडियोधर्मिता में उनके बाद के शोध के लिए दिया गया था। रदरफोर्ड को 1908 में "तत्वों के विघटन और रेडियोधर्मी पदार्थों के रसायन विज्ञान की जांच" के लिए रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।

1905 में, अल्बर्ट आइंस्टीन ने द्रव्यमान-ऊर्जा तुल्यता के विचार को प्रतिपादित किया। जबकि बेकरेल और मैरी क्यूरी द्वारा रेडियोधर्मिता पर काम इससे पहले का है, रेडियोधर्मिता की ऊर्जा के स्रोत की व्याख्या के लिए इस खोज का इंतजार करना होगा कि नाभिक स्वयं छोटे घटकों, न्यूक्लियॉन से बना था।

नाभिकीय भौतिकी का उपयोग (Use of Nuclear Physics in hindi)

नाभिकीय भौतिकी के क्षेत्र में निरंतर शोध ने हमें विभिन्न अन्य उपयोगों को खोजने में मदद की है। उदाहरण के लिए, हमारे पास अब परमाणु चिकित्सा, परमाणु हथियार हैं और यहां तक कि कार्बन डेटिंग के संदर्भ में भूविज्ञान और पुरातत्व में इसके उपयोग भी पाए गए हैं।

एक परमाणु एक घने नाभिक से बना होता है, जिसके विन्यास के अनुसार इलेक्ट्रॉनों की परिक्रमा करने वाले कोर में न्यूट्रॉन और प्रोटॉन होते हैं। केंद्र सकारात्मक रूप से चार्ज होता है और इलेक्ट्रॉनों के आसपास के बादल एक नकारात्मक चार्ज करता है। पूरे विचार में परमाणु या तो तटस्थ हो सकते हैं या चार्ज ले सकते हैं (इस मामले में हम उन्हें आयन कहते हैं)।

कई स्थानों पर, आपने देखा होगा कि परमाणु ऊर्जा, परमाणु विखंडन और संलयन के संदर्भ में ऊर्जा उत्पादन का स्रोत है। यह आपको भ्रमित न होने दें क्योंकि वे दोनों अक्सर उपयोग किए जाते हैं और एक साथ जुड़े होते हैं। इस लेख की शुरुआत में दोनों के बीच का अंतर पहले ही बताया जा चुका है।

परमाणु भौतिकी पूरे परमाणु के साथ खुद की चिंता करता है और इलेक्ट्रॉनों के इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन को कैसे बदल सकता है। जब एक परमाणु एक इलेक्ट्रॉन खो देता है, तो यह सकारात्मक रूप से चार्ज (cation) हो जाता है और जब यह एक इलेक्ट्रॉन प्राप्त करता है तो यह नकारात्मक रूप से चार्ज (anion) हो जाता है।

परमाणु के मूल कण :

प्रोटॉन

• अंग्रेज वैज्ञानिक, रदरफोर्ड ने सन् 1919 में नाइट्रोजन नाभिकों पर a-कणों का प्रहार करके प्रोटॉन की खोज की थी।
• प्रोटॉन का द्रव्यमान (किग्रा) 1.672×10²⁷
• आवेश (कूलाम): 6 × 10¹⁹
• प्रोटोन, इलेक्ट्रॉन से 1838 गुना भारी होता है।

न्यूट्रॉन

• अंग्रेज वैज्ञानिक, चैडविक ने सन् 1932 में बेरेलियम पर ∝-कणों का प्रहार करके न्यूट्रॉन की खोज की थी।
• द्रव्यमान (किग्रा):- 1.675×10²⁷
• आवेश:- 0 (आवेशहीन)
• इसकी भेदन क्षमता अत्यधिक होती है।

इलेक्ट्रॉन

• 1897 में अंग्रेज वैज्ञानिक, जे.जे. टॉमसन ने कैथोड किरणों के रूप में इलेक्ट्रॉन की खोज की थी।
• द्रव्यमान (किग्रा):- 9.108×10³¹
• आवेश(कूलाम)– 1.6×10¹⁹
• इलेक्ट्रॉन सूक्ष्म कण होते हैं जो नाभिक के बाहर चारों ओर परिक्रमा करते हैं।

पोजिट्रॉन

• पोजिट्रॉन एक धनावेशित मूल कण है, जिसका द्रव्यमान व आवेश (परिमाण में) इलेक्ट्रॉन के बराबर होता है।
• इसे इलेक्ट्रॉन का प्रतिकण (antiparticle) कहा जाता है।

पाई-मेसोन

• सन् 1935 में वैज्ञानिक युकावा ने पाई-मेसोन मूल कणों की खोज की थी।
• ये कण तीन प्रकार के होते हैं- 1. उदासीन 2. धनात्मक 3. ऋणात्मक (पाई-मेसोन)
• पाई-मेसोनअस्थायी कण होते हैं।

रेडियो एक्टिव

स्थायित्व प्राप्त करने के लिए अस्थायी नाभिक स्वत: ही ऐल्फा (α), बीटा (β) तथा गामा (λ) किरणों का उत्सर्जन करने लगते हैं।

रेडियोऐक्टिव समस्थानिक

रेडियो ऐक्टिव समस्थानिक बनाने के लिए पदार्थों को नाभिकीय रिएक्टर में न्यूट्रॉनों द्वारा किरणित (irradiated) किया जाता है। रेडियोऐक्टिव समस्थानिकों का उपयोग वैज्ञानिक शोध कार्य, चिकित्सा, कृषि एवं उद्योगों में निरंतर बढ़ रहा है।

कृषि में उपयोग

रेडियोऐक्टिव समस्थानिकों की विधि से पौधे के उर्वरक (fertilizer) ग्रहण करने का पता लगाया जाता है। इसे ट्रेसर विधि (tracer technique) कहते हैं।

चिकित्सा में उययोग

• कोबाल्ट-60 एक रेडियोऐक्टिव समस्थानिक है, जो उच्च ऊर्जा की गामा किरणे उत्सर्जित करता है।
• गामा किरणों की सहायता से कैंसर का इलाज किया जाता है।
• थॉयराइड ग्रन्थि के कैंसर की चिकित्सा के लिए शरीर में रेडियोऐक्टिव आयोडीन समस्थानिक (1-131) की पर्याप्त मात्रा प्रविष्ट कराई जाती है।

कार्बन काल निर्धारण

• जीव के अवशेषों की आयु का पता लगाया जाता है
• जीवित अवस्था में प्रत्येक जीव कार्बन-14 (एक रेडियोऐक्टिव समस्थानिक) तत्व को ग्रहण करता रहता है और मृत्यु के बाद ग्रहण करना बंद हो जाता है।
• मृत जीव में कार्बन-14 की सक्रियता को माप करके उसकी आयु ज्ञात की जाती है।

रडार (Radar)

• रडार (Radar) का फुल फॉर्म Radio Detection and Ranging होता है।
• रडार में सूक्ष्म तरंगों की मदद से जलयान एवं वायुयान का पता लगाया जाता है।
• तरंगें जितने क्षेत्र की स्कैनिंग करती हैं, उसका चित्र भी रडार के पर्दे पर दिखता है।

एक्स-किरणे (X-ray)

• एक्स-किरणों को रौंट्जन किरणे भी कहते हैं। क्यूंकि इनकी खोज रौंट्जन ने की थी।
• तरंग-दैर्घ्य 10-10 मीटर से 10-8 मीटर होता है
• तीव्रगामी इलेक्ट्रॉनों के किसी भारी लक्ष्य वस्तु पर टकराने से एक्स रे उत्पन्न होती है।
• टूटी हड्डी तथा फेफड़ों के रोगों का पता लगाने में एक्स रे किरणों का प्रयोग किया जाता है।

हाइड्रोजन बम

परमाणु बम, विखण्डन अभिक्रिया पर आधारित है जबकि हाइड्रोजन बम, संलयन अभिक्रिया पर आधारित होता है।

नाभिकीय संलयन Nuclear Fusion

जब दो या अधिक हल्के नाभिक संयुक्त होकर एक भारी नाभिक बनाते हैं तथा अत्यधिक ऊर्जा मुक्त करते हैं इसे नाभिकीय संलयन कहा जाता हैं। सूर्य से प्राप्त प्रकाश और ऊष्मा ऊर्जा का स्रोत, नाभिकीय संलयन ही है।

परमाणु बम (Atom bomb)

नाभिकीय विखण्डन क्रिया पर जब कण्ट्रोल नहीं कर पाते तो विखण्डन क्रिया की दर बहुत तीव्र होती है, जिससे कुछ ही समय में भारी विस्फोट हो जाता है। परमाणु बम में अनियंत्रित विखण्डन क्रिया होती है। सन् 1945 में पहली बार परमाणु बम का प्रयोग किया गया था।

नाभिकीय भौतिकी में खोजों ने कई क्षेत्रों में अनुप्रयोगों का नेतृत्व किया है। इसमें नाभिकीय ऊर्जा, परमाणु हथियार, चिकित्सा और चुंबकीय रेसोनेंस इमेजिंग, औद्योगिक और कृषि समस्थानिक, सामग्री इंजीनियरिंग में आयन आरोपण और भूविज्ञान और पुरातत्व में रेडियोकार्बन डेटिंग शामिल हैं। ..

इस पोस्ट में हमने न्यूक्लियर फिजिक्स क्या है (Nuclear Physics in hindi) के बारे में जाना।

आशा करता हूँ कि न्यूक्लियर फिजिक्स क्या है (Nuclear Physics in hindi) का यह पोस्ट आपके लिए उपयोगी साबित होगा , अगर आपको यह पोस्ट अच्छा लगा हो तो इस पोस्ट को शेयर जरुर करें।

FAQ

>>परमाणु भौतिकी क्या है उदाहरण सहित?

उत्तर- परमाणु भौतिकी एक परमाणु के केंद्र में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन का अध्ययन है और उन परस्पर क्रियाओं का अध्ययन है जो उन्हें एक अंतरिक्ष में एक साथ कुछ फेम्टोमीटर (10-15 मीटर) की दूरी पर रखते हैं।

>>परमाणु भौतिकी किसने बनाई?

उत्तर- परमाणु भौतिकी से अलग एक अनुशासन के रूप में परमाणु भौतिकी का इतिहास, 1896 में हेनरी बेकरेल द्वारा रेडियोधर्मिता की खोज के साथ शुरू होता है, जिसे यूरेनियम लवणों में स्फुरदीप्ति की जांच करते समय बनाया गया था।

>>परमाणु भौतिकी का महत्व क्या है?

उत्तर- परमाणु भौतिकी हमारे जीवन में सर्वव्यापी है: हमारे घरों में धुएं का पता लगाना, कैंसर का परीक्षण और उपचार करना, और वर्जित वस्तुओं के लिए कार्गो की निगरानी करना ऐसे कुछ तरीके हैं जिनसे परमाणु भौतिकी और इसके द्वारा उत्पन्न तकनीकें हमारी सुरक्षा, स्वास्थ्य और सुरक्षा।