एनसीईआरटी समाधान कक्षा 12 भौतिकी अध्याय 13 नाभिक

नाभिक, परमाणु के मध्य स्थित धनात्मक वैद्युत आवेश युक्त अत्यन्त ठोस क्षेत्र होता है। नाभिक, नाभिकीय कणों प्रोटॉन तथा न्यूट्रॉन से बने होते है। इस कण को नूक्लियान्स कहते है। प्रोटॉन व न्यूट्रॉन दोनो का द्रव्यमान लगभग बराबर होता है और दोनों का आंतरिक कोणीय संवेग 1/2 होता है। प्रोटॉन इकाई धन विद्युत आवेशयुक्त होता है जबकि न्यूट्रॉन अनावेशित होता है। प्रोटॉन और न्यूट्रॉन दोनो न्यूक्लिऑन कहलाते है। नाभिक का व्यास 10⁻¹⁵ m के कोटि का होता है। परमाणु का लगभग सारा द्रव्यमान नाभिक के कारण ही होता है, इलेक्ट्रान का योगदान लगभग नगण्य होता है। सामान्यतः नाभिक की पहचान परमाणु संख्या Z, न्यूट्रॉन संख्या N और द्रव्यमान संख्या A से होती है जहाँ A = Z + N। नाभिक के व्यास की परास “फर्मी” के कोटि की होती है। न्यूट्रॉन की संख्या=A – Z होता है।

परमाणु का द्रव्यमान किलोग्राम की तुलना में बहुत कम होता है। उदाहरण के लिए, कार्बन के परमाणु 12ब् का द्रव्यमान 1.992647 × 10⁻²⁶ kg है। इतनी छोटी राशियों को मापने के लिए किलोग्राम बहुत सुविधाजनक मात्रक नहीं है। अतः परमाणु द्रव्यमानों को व्यक्त करने के लिए द्रव्यमान का एक अन्य मात्रक प्रस्तुत किया गया। इस मात्रक को परमाणु द्रव्यमान मात्रक (u) कहते हैं। इसको ¹²C परमाणु के द्रव्यमान के बारहवें 1/12th भाग से व्यक्त करते हैं।
अतः इस परिभाषा के अनुसार
1 u = ¹²C परमाणु का द्रव्यमान/12
= 1.992647 × 10⁻²⁶ kg/12
= 1.660539 × 10⁻²⁷ kg

न्यूट्रॉन के आविष्कार के बाद से यह माना जाता है कि नाभिक न्यूट्रॉन और प्रोटॉन से मिलकर बना है। नाभिक में प्रोटॉनों की संख्या Z से व्यक्त की जाती है। यह परमाणु संख्या के बराबर होती है। नाभिक में उपस्थित न्यूट्रॉनों की संख्या और प्रोटॉनों की संख्या मिलकर परमाणु भार के बराबर होती है। इस प्रकार परमाणु संख्या Z और परमाणु भार A वाले नाभिक में Z प्रोटॉन और A – Z न्यूट्रॉन यहाँ होते हैं। माना X उस तत्व का रासायनिक संकेत है, Z परमाणु संख्या तथा A परमाणु भार है। हल्के नाभिकों में प्राय: प्रोटॉनों और न्यूट्रॉनों कीं संख्या सामान्यतया बराबर होती है। जैसे-जैसे नाभिक भारी होता जाता है प्रोटॉनों से न्यूट्रॉनों की संख्या अधिक होती जाती है। यूरेनियम जैसे भारी तत्व के नाभिक में न्यूट्रॉनों की संख्या प्रोटॉनों की संख्या से लगभग डेढ़ गुणा होती है।

किसी नाभिक में प्रोटॉनों और न्यूट्रॉनों का अनुपात ऐच्छिक नहीं होता। इनका निश्चित अनुपात होने पर ही नाभिक स्थायी होता है। प्राय: एक ही तत्व के विभिन्न नाभिकों में प्रोटॉनों की संख्या वही रहने पर भी न्यूट्रॉनों की संख्या में कुछ अंतर हो जाता है। उदाहरण के लिए टिन (Sn) के सभी नाभिकों में प्रोटॉनों की संख्या तो 50 ही होती है, परंतु न्यूट्रॉन 52 से लेकर 74 तक हो सकते हैं। ऐसे नाभिक, जिनमें प्रोटॉनों की संख्या वही हो परंतु न्यूट्रॉनां की संख्या भिन्न हो, समस्थानिक कहलाते हैं।

न्यूट्रॉन की खोज ब्रिटिश भौतिक वैज्ञानिक जेम्स चैडविक ने 1932 में की थी।। न्यूट्रॉन एक आवेश रहित मूलभूत कण है, जो परमाणु के नाभिक में प्रोटॉन के साथ पाये जाते हैं। इसे n से दर्शाया जाता है। ऊर्जा एवं संवेग संरक्षण नियमों का उपयोग कर, उन्होंने इस नए कण का द्रव्यमान ज्ञात करने में सफलता प्राप्त की, जिसे प्रोटॉन के द्रव्यमान के लगभग बराबर पाया गया। अब हम न्यूट्रॉन का द्रव्यमान अत्यधिक यथार्थता से जानते हैं। यह है,
mₙ = 1.00866 u = 1.6749 × 10⁻²⁷ kg
अब, नाभिक की संरचना निम्नलिखित पदों एवं संकेत चिह्नों का उपयोग करके समझायी
जा सकती है।
Z – परमाणु क्रमांक = प्रोटॉनों की संख्या
N – न्यूट्रान संख्या = न्यूट्रॉनों की संख्या
A – द्रव्यमान संख्या = Z + N
= न्यूट्रॉनों एवं प्रोटॉनों की कुल संख्या