NSO

ฟิสิกส์นิวเคลียร์

atom modelแบบจำลองอะตอมซึ่งนิวเคลียสของอะตอมประกอบด้วย โปรตอนและนิวตรอน โดยมีอิเล็กตรอนอยู่รอบ ๆ นิวเคลียส
Credit: Indolencesฟิสิกส์นิวเคลียร์เป็นศาสตร์แขนงหนึ่งของฟิสิกส์ที่ศึกษาเกี่ยวกับนิวเคลียสของอะตอม และปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นกับนิวเคลียสของอะตอม

 

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ซึ่งเกิดขึ้นที่นิวเคลียสของอะตอมแบ่งได้เป็นสองชนิดหลัก ได้แก่ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันซึ่งเป็นการทำให้นิวเคลียสแตกตัวออก และปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันซึ่งเป็นการทำให้นิวเคลียสมารวมตัวกัน โดยปฏิกิริยาทั้งสองชนิดนี้ทำให้เกิดการปลดปล่อยพลังงาน

 

นิวเคลียสอยู่ภายในอะตอมและประกอบด้วยอนุภาคที่เรียกว่านิวตรอนและโปรตอน อนุภาคทั้งสองชนิดนี้ถูกค้นพบโดยนักฟิสิกส์ชื่อว่า เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด ในปี ค.ศ. 1911 โปรตอนมีประจุบวกในขณะที่นิวตรอนไม่มีประจุ มวลของโปรตอนรวมกับมวลนิวตรอนเป็นมวลส่วนใหญ่ของอะตอม อนุภาคเล็ก ๆ เหล่านี้มีความสำคัญต่อเอกภพอย่างมากเนื่องจากพลังงานของดาวฤกษ์เกิดจากการรวมตัวกันของนิวเคลียสซึ่งประกอบไปด้วยโปรตอนและนิวตรอนนั่นเอง

sunspotsดวงอาทิตย์ซึ่งบริเวณใจกลางเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน และปลดปล่อยพลังงานออกมาโดยรอบ
Credit: ESA/NASA/SOHOแสงและความร้อนจากดาวฤกษ์เช่นดวงอาทิตย์ถูกสร้างขึ้นจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันซึ่งเกิดขึ้นเมื่อสองอะตอมรวมเข้าด้วยกัน เมื่ออะตอมรวมกันก็จะปลดปล่อยพลังงานออกมา อย่างไรก็ตามปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันจะเกิดขึ้นได้เฉพาะบริเวณใจกลางของดาวฤกษ์ซึ่งมีอุณหภูมิและความดันสูงเท่านั้น

 

ธาตุทุกธาตุในเอกภพนอกจากไฮโดรเจนและฮีเลียมถูกสร้างขึ้นภายในดาวฤกษ์โดยปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน เมื่อดาวฤกษ์หมดอายุขัยธาตุเหล่านั้นจะถูกกระจายกลับเข้าสู่อวกาศหรือเนบิวลาซึ่งทำให้เกิดดาวฤกษ์ดวงใหม่ในอนาคต ธาตุทุกธาตุที่อยู่รอบตัวเราล้วนแต่เคยเป็นส่วนหนึ่งของดาวฤกษ์มาก่อน

 

ในปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์พยายามทำให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลีย์ฟิวชันเนื่องจากผลิตพลังงานได้มากกว่าและสะอาดกว่าปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน อย่างไรก็ตามแนวคิดดังกล่างยังทำให้เกิดขึ้นจริงได้ยากเนื่องจากการจะทำให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันบนโลกได้จำเป็นต้องทำให้เชื้อเพลิงต้นกำเนิด (fuel) มีอุณหภูมิสูงมากและถูกบีดอัดจนเหลือขนาดเล็กมาก