سؤال .... فيزياء النواة

[the essence]

السلام عليكم أخوتي أعضاء المنتدى و ضيوفه الكرام... يسعدني أن أكون معكم، وسأكون اسعد حين أجد ردودكم.. أخوتي الكرام... لدي سؤال حول ما يعرف بحاجز الجهد الكولومبي، ولقد رأيت أن اذكر بعض المعلومات لمن يجهل هذا الموضوع حتى تعم الفائدة إن شاء الله تعالى.
الحاجز الكولومبي
من المعروف لدينا أن النوى غير المستقرة يمكنها التحول إلى نوى مستقرة وذلك بالتفكك و إصدار إما:
* جسيمات غير مشحونة(نيترونات) و يحدث ذلك بسرعة كبيرة خلال زمن يساوي 10-14 ثانية.
*جسيمات مشحونة (بروتون، جسيم ألفا، انشطار تلقائي) ويحدث ذلك ببطء كبير يدوم بضع سنين ويكون المسؤول عن ذلك (حاجز كولومب). حيث أن الحاجز الكولومبي يمنع التفكك الفوري للنوى الذرية.
وبيت القصيد...
لقد تخيل العلماء النواة بما فيها من الجسيمات ( نيترونات و بروتونات) كبئر يمثل الاحداثي الراسي ارتفاع البئر وهو طاقة الوضع أما الاحداثي الأفقي يمثل عرض البئر وهو قطر النواة، فعندما يقترب جسيم مشحون من نواة الذرة فانه سوف يجابه قوة تنافر تسمى الحاجز الكولومبي ولكي يتخطى الجسم المشحون هذا الحاجز فانه تبعا للفيزياء الكلاسيكية يجب أن تزداد طاقة حركة الجسم المشحون لتكون أعلى من ارتفاع الحاجز حيث تعطى طاقة أعلى نقطة في الحاجز من المعادلة
   
ولنأخذ المثال التالي:
            
حيث يعتبر اليورانيوم من اشهر مصادر جسيمات ألفا(4He2) التي تنطلق منه عند التفكك بطاقة مساوية تقريبا لـ5.4Mev  والسؤال هنا: بما أن جسيمات ألفا مشحونة و انطلقت من النواة الأم يعني ذلك أنها اجتازت الحاجز الكولومبي (أليس كذلك؟...)  ولإيجاد طاقة هذا الحاجز سأعوض في العلاقة السابقة وأريد منكم المساعدة في اختيار الإجابة الصحيحة مع ملاحظة أن جميع الإجابات كانت من مصادر:  
1- الشحنة الأولى للنواة الأم والثانية لجسيم ألفا والمسافة هي نصف قطر النواة الأم بفرض ان جسيم الفا موجود داخل النواة الأم كوحدة منفصلة.
وتعليقي ( أليس بمجرد انطلاق جسيم ألفا يعني أن النواة الأم تفككت لتكون النواة البنت، فكيف تكون الشحنة الأولى للنواة الأم، وإذا أخذنا الفرض بعين الاعتبار لماذا أخذنا نصف القطر كاملا دون أن ننقص منه نصف قطر نواة الجسيم)
2- الشحنة الأولى للنواة البنت و الثانية لجسيم ألفا والمسافة هي نصف قطر النواة البنت ونفس الفرض السابق.( التعليق على المسافة أليس من المفترض أن تكون مجموع نصفي القطرين للنواتين)
3- الشحنة الأولى للنواة البنت و الثانية لجسيم ألفا والمسافة هي مجموع نصفي القطرين لكلتي النواتين ونفس الفرض السابق.
أما الفرض السابق كان مفهومي له كالتالي: إذا فرضنا أن النوى البنات موجودتين كوحدتين منفصلتين داخل النواة الأم تماما كما لو انه لدينا كرتين صغيرتين داخل كرة كبيرة، لم يكن ذلك إلا للتقريب و التبسيط لنتخيل المسافة التي سيقطعها الجسيم.
نسيت أن أخبركم إن لميكانيكا الكم دور كبير في حل مثل هذه المسائل. وأخيرا ربما المسألة لم تحتاج لهذا التعقيد ولكن......... تقبلوا خالص تحياتي.

[the essence]

اسف لم اعرف كيف اضيف المعادلة  
     U(bar)=K QQ\R

[جنين]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته,,
 بدايةً,, شكراً لك على النبذة..

قلت بما أن جسيمات ألفا مشحونة و انطلقت من النواة الأم يعني ذلك أنها اجتازت الحاجز الكولومبي (أليس كذلك؟...)  
نعم يعني أنها إجتازته ولكن طاقتها أقل من طاقة الحاجز الكولومي لذلك إستخدموا ميكانيكا الكم لإثباته , لعجز الميكانيكا الكلاسيكية عن تفسير هذه الظاهرة.
أما بالنسبة سؤالك ( سوف أذكر فهمي الشخصي , وهي إجابة غير أكيدة)
أن الشحنة الأولى تخص النواة الأم,, والشحنة لثانية تخص جسيمات ألفا و  R هي المسافة بين مركزي النواتين وأعظم قيمة للجهد الكولومي هي عندما تكون المسافة مساوية لمجموع نصفي قطري النواة وجسيم ألفا ( لأن الجهد الكولومي سوف يقل مع زيادة المسافة بينها , وهذا طبيعي)
أمابالنسبة لتعليقك,,
(جسيم ألفا يعني أن النواة الأم تفككت لتكون النواة البنت، فكيف تكون الشحنة الأولى للنواة الأم، وإذا أخذنا الفرض بعين الاعتبار لماذا أخذنا نصف القطر كاملا دون أن ننقص منه نصف قطر نواة الجسيم)

فأعتقد أن السبب تسهيل القياسات,, ولأن الفرق صغير جداً..
عموماً هي مشاركة مني في الوقت الحاضر وإذا حصلت لي فرصة بحثت لك فيها أو أسألت لك لمزيد من اليقين..  

                             والسلام عليكم..