Mở đầu đại cương vật lý "hạt nhân"
1/ Phân biệt vật lý hạt nhân và vật lý nguyên tử:
Vật lý hạt nhân là ngành vật lý nghiên cứu về HẠT NHÂN trong nguyên tử, tức là KHÔNG xét tới lớp vỏ ELECTRON của nguyên tử. Nó tìm hiểu về cấu trúc, tính chất, và tương các của hạt nhân nguyên tử với các hạt khác và với nhau.
Vật lý nguyên tử là ngành vật lý nghiên cứu về NGUYÊN TỬ như một hệ cô lập gồm các ELECTRON và HẠT NHÂN. Nó chủ yếu quan tâm đến sự sắp xếp của các electron xung quanh hạt nhân (cấu hình, mức năng lượng của electron) và quá trình thay đổi của những sự sắp xếp này.
Thông thường ta có thể nói là nhà máy điện HẠT NHÂN, hoặc nhà máy điện NGUYÊN TỬ, cả hai các gọi đều đúng trong cả các ngôn ngữ khác như tiếng Anh hay tiếng Nga. Nhưng các nhà vật lý lại phân biệt rõ hai ngành vật lý này, và vật lý nguyên tử thường gắn liền với cơ học lượng tử hơn – một bộ môn được bình bầu là một trong hai con thú của vật lý học (con thú còn lại là thuyết tương đối).
Trong ngành năng lượng hạt nhân cả hai bộ môn đều đóng vai trò quan trọng, nhưng vì hai phản ứng phân hạch và nhiệt hạch đều là phản ứng liên quan đến HẠT NHÂN, nên trên thực tế bộ môn vật lý HẠT NHÂN là bộ môn chúng ta cần tìm hiểu nhiều hơn nếu các bạn muốn tìm hiểu về nhà máy điện hạt nhân.
2/ Liên kết với các ngành khác:
Vật lý hạt nhân là một môn khoa học cơ bản vì vậy nó liên quan đến nhiều bộ môn khoa học và kỹ thuật khác. Trong đời sống vật lý hạt nhân được ứng dụng trong nhiều ngành kinh tế quốc dân. Dưới đây là sơ đồ các mối liên kết cơ bản giữa vật lý hạt nhân và các ngành khác :
3/ Lịch sử hình thành vật lý hạt nhân:
Lịch sử của vật lý hạt nhân như là một môn học tách khỏi vật lý nguyên tử bắt đầu với việc Henri Becquerel tìm ra hiện tượng phóng xạ vào năm 1896, trong khi nghiên cứu hiện tượng lân quang của muối Urani. Việc Joseph John Thomson phát hiện ra các electron một năm sau đó (1897) là một dấu hiệu cho thấy các nguyên tử có cấu trúc bên trong, phá vỡ quan niệm hàng thế kỷ rằng các nguyên tử là hạt bé nhất và không thể có hạt nào bé hơn.
Trong quá trình phát triển bước đầu của mình vật lý hạt nhân luôn đồng hành cùng với vật lý nguyên tử và một lý thuyết mới ra đời : thuyết lượng tử.
Vào đầu thế kỷ 20, mô hình nguyên tử được chấp nhận là mô hình bánh mận của J.J. Thomson (Plum pudding model - 1904) trong đó nguyên tử gồm một quả cầu điện tích dương lớn với các hạt electron điện tích âm được nhúng bên trong nó. Tiếp đó là mô hình sao Thổ của Hantaro Nagaoka (1904), mô hình hành tinh nguyên tử của Rutherford (Planetary-model atom -1911), và mẫu nguyên tử Bohr (1913).
(mô hình bánh mận của J.J. Thomson (Plum pudding model - 1904))
(mô hình hành tinh nguyên tử của Rutherford (Planetary-model atom -1911))
(nguyên tử Bohr (1913))
## Truy cập vào trang web này để tìm hiểu đầy đủ hơn "atomic model timeline"
Các năm sau đó hiện tượng phóng xạ được nghiên cứu mạnh mẽ, tiêu biểu là hai vợ chồng Curie và Rutherford cùng cộng sự. Trong những năm chuyển giao giữa hai thế kỷ các nhà vật lý đã phát hiện ra ba loại bức xạ phát ra từ các loại nguyên tử, và họ đặt tên chúng là alpha, beta, và gamma.
Trong các năm 1906-1910, Rutherford và các cộng sự của mình đã thực hiện hàng loạt các thí nghiệm và khám phá ra hạt nhân nguyên tử. Đây là tiền đề cho mô hình hành tinh nguyên tử của ông vào năm 1911.
Cột mốc cuối cùng trong hành trình khám phá cấu trúc nguyên tử là việc James Chadwick phát hiện ra hạt neutron vào năm 1932. Với khám phá này các nhà vật lý cuối cùng có thể tính được năng lượng liên kết trong hạt nhân và độ hụt khối trong các phản ứng hạt nhân. Từ đây các nhà khoa học đã lần đầu tiên kiểm nghiệm được phương trình Einstein nổi tiếng E = mc² (1934).
4/ Vật lý hạt nhân hiện đại:
Hiện nay vật lý hạt nhân nghiên cứu chủ yếu các vấn đề sau: hiện tượng phân rã hạt nhân (phóng xạ), phản ứng phân hạch hạt nhân, phản ứng nhiệt hạch hạt nhân (tổng hợp hạt nhân), sản xuất các đồng vị và các nguyên tố nặng.
Vật lý hạt nhân là một trong các môn học tiên quyết cho môn vật lý lò phản ứng, do đó bộ môn này liên quan mật thiết đến sự phát triển của sự phát triển ngành năng lượng hạt nhân nói chung và các loại lò phản ứng nói riêng.
