Atomic nucleus
ایٹم نیوکلئس ایک ایٹم کے مرکز میں پروٹانوں اور نیوٹرانوں پر مشتمل چھوٹا، گھنے خطہ ہے، جسے 1911 میں ارنسٹ ردرفورڈ نے 1909 کے گیگر-مارسڈن گولڈ فوئل تجربے کی بنیاد پر دریافت کیا تھا۔ 1932 میں نیوٹرون کی دریافت کے بعد، پروٹون اور نیوٹرون پر مشتمل نیوکلئس کے ماڈل دمتری ایوانینکو اور ورنر ہائزن برگ نے تیزی سے تیار کیے۔ ایٹم ایک مثبت چارج شدہ نیوکلئس پر مشتمل ہوتا ہے، جس کے ارد گرد منفی چارج شدہ الیکٹرانوں کا بادل ہوتا ہے، جو الیکٹروسٹیٹک قوت سے جڑا ہوتا ہے۔ ایٹم کی تقریبا تمام کمیت نیوکلئس میں واقع ہوتی ہے، جس میں الیکٹران کلاؤڈ کی بہت کم شراکت ہوتی ہے۔ پروٹون اور نیوٹرون جوہری قوت کے ذریعے نیوکلئس بنانے کے لیے ایک دوسرے سے جڑے ہوتے ہیں۔ نیوکلئس کا قطر ہائیڈروجن (ایک پروٹون کا قطر) کے لیے () سے یورینیم کے لیے تقریبا کی حد میں ہوتا ہے۔ یہ طول و عرض ایٹم کے قطر (نیوکلئس + الیکٹران بادل) سے بہت چھوٹے ہیں، تقریبا 26,634 (یورینیم جوہری رداس تقریبا ()) سے تقریبا 60,250 (ہائیڈروجن جوہری رداس تقریبا) کے عنصر سے۔ طبیعیات کی وہ شاخ جس کا تعلق جوہری مرکزے کے مطالعہ اور تفہیم سے ہے، بشمول اس کی ساخت اور وہ قوتیں جو اسے آپس میں باندھتی ہیں، نیوکلیئر فزکس کہلاتی ہے۔ جوہری کے تھامسن کے "بیر پڈنگ ماڈل" کی جانچ کرنے کے لیے ارنسٹ ردرفورڈ کی کوششوں کے نتیجے میں نیوکلئس 1911 میں دریافت ہوا۔ الیکٹران پہلے ہی جے جے تھامسن نے دریافت کیا تھا۔ یہ جانتے ہوئے کہ ایٹم برقی طور پر غیر جانبدار ہوتے ہیں، جے جے تھامسن نے مؤقف اختیار کیا کہ مثبت چارج بھی ہونا چاہیے۔ اپنے بیر پڈنگ ماڈل میں، تھامسن نے تجویز کیا کہ ایک ایٹم منفی الیکٹرانوں پر مشتمل ہوتا ہے جو مثبت چارج کے دائرے میں تصادفی طور پر بکھرے ہوتے ہیں۔ ارنسٹ ردرفورڈ نے بعد میں اپنے تحقیقی ساتھی ہنس گیگر کے ساتھ اور ارنسٹ مارسڈن کی مدد سے ایک تجربہ وضع کیا، جس میں دھاتی ورق کی پتلی شیٹ پر ہدایت شدہ الفا ذرات (ہیلیم نیوکلئی) کا انحراف شامل تھا۔ انہوں نے استدلال کیا کہ اگر جے جے تھامسن کا نمونہ درست ہوتا تو مثبت طور پر چارج شدہ الفا ذرات آسانی سے اپنے راستوں میں بہت کم انحراف کے ساتھ ورق سے گزر جائیں گے، کیونکہ ورق کو برقی طور پر غیر جانبدار کے طور پر کام کرنا چاہیے اگر منفی اور مثبت چارجز کو اتنا گہرا ملایا جائے کہ وہ غیر جانبدار نظر آئے۔ اس کی حیرت کی بات یہ تھی کہ بہت سے ذرات بہت بڑے زاویے پر مڑ گئے تھے۔ چونکہ ایک الفا ذرہ کی کمیت ایک الیکٹران سے تقریبا 8000 گنا زیادہ ہوتی ہے، اس لیے یہ واضح ہو گیا کہ اگر یہ بڑے پیمانے پر اور تیزی سے حرکت کرنے والے الفا ذرات کو موڑ سکتا ہے تو ایک بہت مضبوط قوت موجود ہونی چاہیے۔ انہوں نے محسوس کیا کہ بیر کی کھیر کا نمونہ درست نہیں ہو سکتا اور الفا ذرات کے انحراف کی وضاحت صرف اس صورت میں کی جا سکتی ہے جب مثبت اور منفی چارجز ایک دوسرے سے الگ ہو جائیں اور ایٹم کی کمیت مثبت چارج کا ایک متمرکز نقطہ ہو۔ اس نے مثبت چارج اور کمیت کے گھنے مرکز کے ساتھ جوہری ایٹم کے خیال کو جائز قرار دیا۔ نیوکلئس کی اصطلاح لاطینی لفظ ('نٹ') سے ماخوذ ہے، جس کا مطلب ہے 'دانا' (یعنی 'چھوٹا نٹ') جو پانی کی قسم کے پھل (جیسے آڑو) کے اندر ہوتا ہے۔ 1844 میں مائیکل فیراڈے نے یہ اصطلاح "ایٹم کے مرکزی نقطہ" کے لیے استعمال کی۔ جدید جوہری معنی 1912 میں ارنسٹ ردرفورڈ نے تجویز کیا تھا۔ تاہم، جوہری نظریہ میں "نیوکلئس" کی اصطلاح کو اپنانا فوری طور پر نہیں تھا۔ مثال کے طور پر 1916 میں گلبرٹ این لیوس نے اپنے مشہور مضمون دی ایٹم اینڈ دی مالیکیول میں کہا کہ "ایٹم دانا اور بیرونی ایٹم یا خول پر مشتمل ہوتا ہے"۔ اسی طرح جرمن اور ڈچ میں نیوکلئس کے لیے کرن یعنی دانا کی اصطلاح استعمال ہوتی ہے۔ جوہری میک اپ ایٹم کا نیوکلئس نیوٹرانوں اور پروٹانوں پر مشتمل ہوتا ہے، جو بدلے میں زیادہ ابتدائی ذرات کا مظہر ہوتے ہیں، جنہیں کوارک کہتے ہیں، جو ہیڈرون کے کچھ مستحکم امتزاج میں جوہری مضبوط قوت کے ساتھ مل کر ہوتے ہیں، جنہیں بیرون کہتے ہیں۔ جوہری طاقت ہر بیرون سے کافی دور تک پھیلی ہوئی ہے تاکہ نیوٹرانوں اور پروٹانوں کو مثبت طور پر چارج شدہ پروٹانوں کے درمیان پسپا برقی قوت کے خلاف ایک ساتھ باندھ سکے۔ نیوکلیائی مضبوط قوت کی رینج بہت کم ہوتی ہے، اور بنیادی طور پر نیوکلئس کے کنارے سے بالکل آگے صفر تک گر جاتی ہے۔ مثبت طور پر چارج شدہ نیوکلئس کا اجتماعی عمل برقی طور پر منفی چارج شدہ الیکٹرانوں کو ان کے مدار میں نیوکلئس کے ارد گرد رکھنا ہے۔ نیوکلئس کے گرد چکر لگانے والے منفی طور پر چارج شدہ الیکٹرانوں کا مجموعہ بعض ترتیبات اور الیکٹرانوں کی تعداد کے لیے وابستگی ظاہر کرتا ہے جو ان کے مدار کو مستحکم بناتے ہیں۔ ایٹم کس کیمیائی عنصر کی نمائندگی کرتا ہے اس کا تعین نیوکلئس میں پروٹانوں کی تعداد سے ہوتا ہے۔ غیر جانبدار ایٹم میں اس نیوکلئس کے گرد چکر لگانے والے الیکٹرانوں کی مساوی تعداد ہوگی۔ انفرادی کیمیائی عناصر اپنے الیکٹرانوں کو بانٹنے کے لیے یکجا کر کے زیادہ مستحکم الیکٹران کی ترتیب پیدا کر سکتے ہیں۔ یہ ہے کہ مرکزوں کے ارد گرد مستحکم الیکٹرانک مدار بنانے کے لیے الیکٹرانوں کا اشتراک جو ہمیں ہماری میکرو دنیا کی کیمسٹری کے طور پر ظاہر ہوتا ہے۔ پروٹون نیوکلئس کے پورے چارج کی وضاحت کرتے ہیں، اور اسی وجہ سے اس کی کیمیائی شناخت۔ نیوٹرون برقی طور پر غیر جانبدار ہوتے ہیں، لیکن نیوکلئس کی کمیت میں تقریبا اسی حد تک حصہ ڈالتے ہیں جس حد تک پروٹون ہوتے ہیں۔ نیوٹرون آاسوٹوپس (مختلف جوہری کمیت کے ساتھ ایک ہی جوہری نمبر) کے رجحان کی وضاحت کر سکتے ہیں۔ نیوٹرانوں کا بنیادی کردار نیوکلئس کے اندر الیکٹروسٹیٹک پسپائی کو کم کرنا ہے۔ ساخت اور شکل پروٹون اور نیوٹرون مضبوط آئسوپین کوانٹم نمبر کی مختلف اقدار کے ساتھ فرمین ہیں، لہذا دو پروٹون اور دو نیوٹرون ایک ہی خلائی لہر فنکشن کا اشتراک کر سکتے ہیں کیونکہ وہ ایک جیسے کوانٹم وجود نہیں ہیں۔ انہیں بعض اوقات ایک ہی ذرہ، نیوکلیون کی دو مختلف کوانٹم حالتوں کے طور پر دیکھا جاتا ہے۔ دو فرمین، جیسے دو پروٹون، یا دو نیوٹرون، یا ایک پروٹون + نیوٹرون (ڈیوٹرون) بوسونک رویے کی نمائش کر سکتے ہیں جب وہ جوڑوں میں ڈھیلے طور پر جڑے ہوتے ہیں، جن میں انٹیجر اسپن ہوتا ہے۔ ہائپر نیوکلئس کی غیر معمولی صورت میں، ایک تیسرا بیریون جسے ہائپرون کہا جاتا ہے، جس میں ایک یا زیادہ عجیب کوارک اور/یا دیگر غیر معمولی کوارک ہوتے ہیں، بھی لہر کی تقریب کا اشتراک کر سکتے ہیں۔ تاہم، اس قسم کا نیوکلئس انتہائی غیر مستحکم ہے اور ہائی انرجی فزکس کے تجربات کے علاوہ زمین پر نہیں پایا جاتا ہے۔ نیوٹرون کا ایک مثبت چارج شدہ کور ہوتا ہے جس کا رداس ≈ 0.3 ایف ایم ہوتا ہے جس کے گرد 0.3 ایف ایم اور 2 ایف ایم کے درمیان رداس کا معاوضہ دینے والا منفی چارج ہوتا ہے۔ پروٹون میں تقریبا 0.8 ایف ایم کے اوسط مربع رداس کے ساتھ تقریبا تیزی سے زوال پذیر مثبت چارج کی تقسیم ہوتی ہے۔ نیوکلئی کروی، رگبی گیند کی شکل (پرولیٹ ڈیفارمیشن)، ڈسکس کی شکل (اوبلیٹ ڈیفارمیشن)، ٹرائی ایکسیل (اوبلیٹ اور پرولیٹ ڈیفارمیشن کا مجموعہ) یا ناشپاتی کی شکل کا ہو سکتا ہے۔ نیوکلئی قوتیں بقیہ مضبوط قوت (نیوکلیائی قوت) سے جڑی ہوتی ہیں۔ بقیہ مضبوط قوت مضبوط تعامل کا ایک معمولی بقیہ ہے جو کوارک کو ایک ساتھ باندھ کر پروٹون اور نیوٹرون بناتا ہے۔ یہ قوت نیوٹرانوں اور پروٹانوں کے درمیان بہت کمزور ہوتی ہے کیونکہ یہ ان کے اندر زیادہ تر غیر جانبدار ہوتی ہے، اسی طرح غیر جانبدار ایٹموں کے درمیان برقی مقناطیسی قوتیں (جیسے وین ڈیر والز قوتیں جو دو غیر فعال گیس ایٹموں کے درمیان کام کرتی ہیں) برقی مقناطیسی قوتوں سے بہت کمزور ہوتی ہیں جو ایٹموں کے حصوں کو اندرونی طور پر ایک ساتھ رکھتی ہیں (مثال کے طور پر، وہ قوتیں جو الیکٹرانوں کو اس کے مرکزے سے جڑے غیر فعال گیس ایٹم میں رکھتی ہیں)۔ نیوکلیائی قوت عام نیوکلین علیحدگی کے فاصلے پر انتہائی پرکشش ہوتی ہے، اور یہ برقی مقناطیسی قوت کی وجہ سے پروٹانوں کے درمیان پسپائی کو مغلوب کر دیتی ہے، اس طرح نیوکلئی کے وجود کی اجازت دیتی ہے۔ تاہم، بقایا مضبوط قوت کی ایک محدود حد ہوتی ہے کیونکہ یہ فاصلے کے ساتھ تیزی سے ختم ہوتی ہے (یوکاوا صلاحیت دیکھیں) ؛ اس طرح صرف ایک مخصوص سائز سے چھوٹے مرکزے ہی مکمل طور پر مستحکم ہو سکتے ہیں۔ سب سے بڑا معلوم مکمل طور پر مستحکم نیوکلئس (یعنی۔ الفا، بیٹا، اور گاما انحطاط کے لیے مستحکم) لیڈ-208 ہے جس میں کل 208 نیوکلین (126 نیوٹرون اور 82 پروٹون) ہوتے ہیں۔ اس زیادہ سے زیادہ سے بڑے نیوکلئی غیر مستحکم ہوتے ہیں اور نیوکلیون کی بڑی تعداد کے ساتھ تیزی سے قلیل مدتی ہوتے ہیں۔ تاہم، بسمتھ-209 بیٹا انحطاط کے لیے بھی مستحکم ہے اور کسی بھی معروف آاسوٹوپ کے الفا انحطاط کے لیے سب سے طویل نصف زندگی رکھتا ہے، جس کا تخمینہ کائنات کی عمر سے ایک ارب گنا زیادہ ہے۔ بقایا مضبوط قوت بہت مختصر رینج (عام طور پر صرف چند فیمٹومیٹر (ایف ایم) ؛ تقریبا ایک یا دو نیوکلین قطر) پر موثر ہوتی ہے اور نیوکلین کے کسی بھی جوڑے کے درمیان کشش کا سبب بنتی ہے۔ مثال کے طور پر، پروٹانوں اور نیوٹرانوں کے درمیان [NP] ڈیوٹرون بنانے کے لیے، اور پروٹانوں اور پروٹانوں، اور نیوٹرانوں اور نیوٹرانوں کے درمیان بھی۔ ہیلو نیوکلئی اور نیوکلیئر فورس کی حدود جوہری قوت کی حد کی موثر مطلق حد (جسے بقایا مضبوط قوت بھی کہا جاتا ہے) کی نمائندگی ہیلو نیوکلئی جیسے لیتھیم-11 یا بوران-14 کے ذریعے کی جاتی ہے، جس میں ڈائنیوٹرون، یا نیوٹرون کے دیگر مجموعے، تقریبا (تقریبا یورینیم-238 کے نیوکلئس کے رداس سے ملتے جلتے) فاصلے پر مدار میں ہوتے ہیں۔ یہ مرکزے زیادہ سے زیادہ گھنے نہیں ہوتے ہیں۔ ہیلو نیوکلئی نیوکلائڈز کے چارٹ کے انتہائی کناروں پر تشکیل پاتے ہیں-نیوٹرون ڈرپ لائن اور پروٹون ڈرپ لائن-اور تمام مختصر نصف زندگی کے ساتھ غیر مستحکم ہوتے ہیں، جن کی پیمائش ملی سیکنڈ میں کی جاتی ہے۔ مثال کے طور پر، لیتھیم-11 کی نصف زندگی ہے۔ اثر میں ہیلوس ایک بیرونی کوانٹم شیل میں نیوکلین کے ساتھ ایک پرجوش حالت کی نمائندگی کرتا ہے جس میں توانائی کی سطح "نیچے" ہوتی ہے (رداس اور توانائی دونوں کے لحاظ سے)۔ ہالو یا تو نیوٹرون [این این، این این این] یا پروٹون [پی پی، پی پی پی] سے بنا ہو سکتا ہے۔ نیوکلیز جن میں ایک ہی نیوٹرون ہالو ہوتا ہے ان میں 11Be اور 19C شامل ہیں۔ 6He، 11Li، 17B، 19B اور 22C کے ذریعہ دو نیوٹرون ہالوں کی نمائش کی جاتی ہے۔ دو نیوٹرون ہالو نیوکلیز تین ٹکڑوں میں ٹوٹ جاتے ہیں، کبھی دو نہیں، اور اس رویے کی وجہ سے انہیں بورومین نیوکلیز کہا جاتا ہے (تین باہم بند رنگوں کے نظام کا حوالہ دیتے ہوئے جس میں کسی بھی رنگ کو توڑنا دوسرے دونوں کو آزاد کرتا ہے)۔ 8He اور 14Be دونوں چار نیوٹرون ہالے کی نمائش کرتے ہیں۔ نیوکلیز جن میں پروٹون ہالو ہوتا ہے ان میں 8 بی اور 26 پی شامل ہیں۔ 17Ne اور 27S کی طرف سے دو پروٹون ہالیو کی نمائش کی جاتی ہے۔ اضافی پروٹونوں کی پسپا برقی مقناطیسی قوتوں کی وجہ سے پروٹون ہالوس سے توقع کی جاتی ہے کہ وہ نیوٹرون کی مثالوں سے زیادہ نایاب اور غیر مستحکم ہوں گے۔ نیوکلیئر ماڈل اگرچہ طبیعیات کے معیاری ماڈل کے بارے میں وسیع پیمانے پر خیال کیا جاتا ہے کہ وہ نیوکلئس کی ساخت اور طرز عمل کو مکمل طور پر بیان کرتا ہے، لیکن نظریہ سے پیش گوئیاں کرنا ذرہ طبیعیات کے بیشتر دیگر شعبوں کے مقابلے میں بہت زیادہ مشکل ہے۔ یہ دو وجوہات کی وجہ سے ہے: اصولی طور پر، نیوکلئس کے اندر موجود طبیعیات کو مکمل طور پر کوانٹم کروموڈینامکس (کیو سی ڈی) سے اخذ کیا جا سکتا ہے۔ تاہم عملی طور پر، نیوکلئی جیسے کم توانائی والے نظاموں میں کیو سی ڈی کو حل کرنے کے لیے موجودہ کمپیوٹیشنل اور ریاضیاتی نقطہ نظر انتہائی محدود ہیں۔ یہ اس مرحلے کی منتقلی کی وجہ سے ہے جو اعلی توانائی والے کوارک مادے اور کم توانائی والے ہیڈرونک مادے کے درمیان ہوتا ہے، جو پریشان کن تکنیکوں کو ناقابل استعمال بنا دیتا ہے، جس سے نیوکلینوں کے درمیان قوتوں کا درست کیو سی ڈی سے ماخوذ ماڈل بنانا مشکل ہو جاتا ہے۔ موجودہ نقطہ نظر یا تو فینومینولوجیکل ماڈلز تک محدود ہیں جیسے کہ ارگون وی 18 پوٹینشل یا چیرل ایفیکٹو فیلڈ تھیوری۔ یہاں تک کہ اگر جوہری قوت اچھی طرح سے محدود ہے، نیوکلئی اب انیٹیو کی خصوصیات کو درست طریقے سے شمار کرنے کے لیے کمپیوٹیشنل طاقت کی ایک قابل ذکر مقدار کی ضرورت ہوتی ہے۔ بہت سے جسم کے نظریہ میں ہونے والی پیشرفتوں نے بہت سے کم کمیت اور نسبتا مستحکم مرکزوں کے لیے یہ ممکن بنا دیا ہے، لیکن بھاری مرکزوں یا انتہائی غیر مستحکم مرکزوں سے نمٹنے سے پہلے کمپیوٹیشنل طاقت اور ریاضیاتی طریقوں دونوں میں مزید بہتری کی ضرورت ہے۔ تاریخی طور پر، تجربات کا موازنہ نسبتا خام ماڈلز سے کیا گیا ہے جو لازمی طور پر نامکمل ہیں۔ ان میں سے کوئی بھی ماڈل جوہری ساخت سے متعلق تجرباتی اعداد و شمار کی مکمل وضاحت نہیں کر سکتا۔ جوہری رداس (R) کو بنیادی مقداروں میں سے ایک سمجھا جاتا ہے جس کی پیش گوئی کسی بھی ماڈل کو کرنی چاہیے۔ مستحکم مرکزوں کے لیے (ہالو مرکزے یا دیگر غیر مستحکم مسخ شدہ مرکزے نہیں) جوہری رداس نیوکلئس کے بڑے پیمانے پر نمبر (A) کے مکعب جڑ کے تقریبا متناسب ہوتا ہے، اور خاص طور پر بہت سے مرکزوں پر مشتمل مرکزوں میں، کیونکہ وہ زیادہ کروی ترتیب میں ترتیب دیتے ہیں: مستحکم مرکزے کی تقریبا مستقل کثافت ہوتی ہے اور اس لیے جوہری رداس R کا تخمینہ مندرجہ ذیل فارمولے سے لگایا جا سکتا ہے، جہاں A = جوہری کمیت نمبر (پروٹانوں کی تعداد Z، اور نیوٹرانوں کی تعداد N) اور r0 = 1.25 fm = 1.25 × 10−15 m۔ اس مساوات میں، "مستقل" r0 زیر بحث مرکزے کے لحاظ سے 0.2 fm سے مختلف ہوتا ہے، لیکن یہ ایک سے 20 فیصد سے کم تبدیلی ہے۔ دوسرے لفظوں میں، نیوکلئس میں پروٹانوں اور نیوٹرانوں کو پیک کرنے سے تقریبا وہی کل سائز کا نتیجہ ملتا ہے جو مستقل سائز کے سخت دائرے (جیسے سنگ مرمر) کو ایک تنگ کروی یا تقریبا کروی تھیلے میں پیک کرنے سے ملتا ہے (کچھ مستحکم نیوکلئی کافی کروی نہیں ہوتے، لیکن پرولیٹ ہونے کے لیے جانے جاتے ہیں)۔ جوہری ساخت کے نمونوں میں شامل ہیں: مائع ڈراپ ماڈل نیوکلئس کے ابتدائی ماڈلز نے نیوکلئس کو گھومنے والے مائع ڈراپ کے طور پر دیکھا۔ اس ماڈل میں، طویل فاصلے تک مار کرنے والی برقی مقناطیسی قوتوں اور نسبتا مختصر فاصلے تک مار کرنے والی جوہری قوتوں کی تجارت، مل کر ایسے رویے کا سبب بنتی ہے جو مختلف سائز کے مائع قطروں میں سطح کے تناؤ کی قوتوں سے مشابہت رکھتی ہے۔ یہ فارمولا مرکزوں کے بہت سے اہم مظاہر کی وضاحت کرنے میں کامیاب ہے، جیسے کہ ان کے سائز اور ساخت میں تبدیلی کے ساتھ ان کی بائنڈنگ انرجی کی بدلتی ہوئی مقدار (نیم تجرباتی ماس فارمولا دیکھیں)، لیکن یہ اس خاص استحکام کی وضاحت نہیں کرتا ہے جو اس وقت ہوتا ہے جب مرکزوں میں پروٹون یا نیوٹرون کے خصوصی "جادوئی نمبر" ہوتے ہیں۔ نیم تجرباتی کمیت فارمولے کی اصطلاحات، جو بہت سے مرکزوں کی بائنڈنگ توانائی کا تخمینہ لگانے کے لیے استعمال کی جا سکتی ہیں، کو پانچ قسم کی توانائیوں کا مجموعہ سمجھا جاتا ہے (نیچے دیکھیں)۔ پھر غیر کمپریسبل مائع کے ایک قطرے کے طور پر نیوکلئس کی تصویر تقریبا نیوکلئس کی بائنڈنگ انرجی کے مشاہدہ شدہ تغیر کا سبب بنتی ہے: حجم توانائی۔ جب ایک ہی سائز کے نیوکلینوں کی اسمبلی کو سب سے چھوٹے حجم میں ایک ساتھ پیک کیا جاتا ہے، تو ہر اندرونی نیوکلین کے ساتھ رابطے میں دیگر نیوکلینوں کی ایک مخصوص تعداد ہوتی ہے۔ تو، یہ جوہری توانائی حجم کے متناسب ہے۔ سطح کی توانائی۔ نیوکلئس کی سطح پر ایک نیوکلین نیوکلئس کے اندرونی حصے کے مقابلے میں کم دوسرے نیوکلین کے ساتھ تعامل کرتا ہے اور اس وجہ سے اس کی بائنڈنگ توانائی کم ہوتی ہے۔ یہ سطحی توانائی کی اصطلاح اسے مدنظر رکھتی ہے اور اس لیے منفی ہے اور سطح کے رقبے کے متناسب ہے۔ کولمب توانائی۔ نیوکلئس میں پروٹانوں کے ہر جوڑے کے درمیان برقی پسپائی اس کی بائنڈنگ توانائی کو کم کرنے میں معاون ہوتی ہے۔ غیر متناسب توانائی (جسے پالی توانائی بھی کہا جاتا ہے)۔ پالی اخراج کے اصول سے وابستہ ایک توانائی۔ اگر یہ کولمب توانائی کے لیے نہ ہوتا تو جوہری مادے کی سب سے مستحکم شکل میں پروٹانوں کے برابر تعداد میں نیوٹرون ہوتے، کیونکہ نیوٹرانوں اور پروٹانوں کی غیر مساوی تعداد کا مطلب ایک قسم کے ذرہ کے لیے اعلی توانائی کی سطح کو پر کرنا ہے، جبکہ دوسری قسم کے لیے کم توانائی کی سطح کو خالی چھوڑنا ہے۔ توانائی کی جوڑی۔ ایک ایسی توانائی جو ایک اصلاحی اصطلاح ہے جو پروٹون جوڑوں اور نیوٹران جوڑوں کے ہونے کے رجحان سے پیدا ہوتی ہے۔ ذرات کی یکساں تعداد کسی طاق عدد سے زیادہ مستحکم ہوتی ہے۔ شیل ماڈل اور دیگر کوانٹم ماڈل نیوکلئس کے لیے متعدد ماڈل بھی تجویز کیے گئے ہیں جن میں نیوکلین مداروں پر قابض ہوتے ہیں، بالکل جوہری طبیعیات کے نظریہ میں جوہری مداروں کی طرح۔ یہ لہر ماڈل تصور کرتے ہیں کہ نیوکلین یا تو ممکنہ کنوؤں میں بے سائز نقطہ کے ذرات ہیں، یا پھر "آپٹیکل ماڈل" کی طرح امکانی لہریں، جو ممکنہ کنوؤں میں بغیر کسی رگڑ کے تیز رفتار سے چکر لگا رہی ہیں۔ مندرجہ بالا ماڈلز میں، نیوکلین جوڑوں میں مداروں پر قبضہ کر سکتے ہیں، فرمین ہونے کی وجہ سے، جو تجربات سے معروف یکساں/عجیب زیڈ اور این اثرات کی وضاحت کی اجازت دیتا ہے۔ جوہری خولوں کی صحیح نوعیت اور صلاحیت جوہری مداروں میں الیکٹرانوں سے مختلف ہے، بنیادی طور پر اس وجہ سے کہ ممکنہ کنواں جس میں نیوکلین حرکت کرتے ہیں (خاص طور پر بڑے نیوکلیوں میں) مرکزی برقی مقناطیسی صلاحیت سے بالکل مختلف ہے جو ایٹموں میں الیکٹرانوں کو باندھتا ہے۔ جوہری مداری نمونوں سے کچھ مماثلت ہیلیم-4 جیسے چھوٹے جوہری مرکزے میں دیکھی جا سکتی ہے، جس میں دو پروٹون اور دو نیوٹرون الگ الگ ہیلیم ایٹم میں دو الیکٹرانوں کے لیے 1s مداری کے مترادف 1s مداریوں پر قابض ہوتے ہیں، اور اسی وجہ سے غیر معمولی استحکام حاصل کرتے ہیں۔ 5 نیوکلین والے نیوکلئی انتہائی غیر مستحکم اور قلیل مدتی ہوتے ہیں، پھر بھی، ہیلیم-3، 3 نیوکلین کے ساتھ، بند 1s مداری خول کی کمی کے باوجود بھی بہت مستحکم ہے۔ 3 نیوکلین کے ساتھ ایک اور نیوکلئس، ٹریٹن ہائیڈروجن-3 غیر مستحکم ہے اور الگ ہونے پر ہیلیم-3 میں ختم ہو جائے گا۔ 1s مدار میں 2 نیوکلین (NP) کے ساتھ کمزور جوہری استحکام ڈیوٹرون ہائیڈروجن-2 میں پایا جاتا ہے، جس میں پروٹون اور نیوٹران ممکنہ کنوؤں میں سے ہر ایک میں صرف ایک نیوکلین ہوتا ہے۔ اگرچہ ہر نیوکلیون ایک فرمیئن ہے، لیکن {NP} ڈیوٹرون ایک بوسون ہے اور اس طرح خولوں کے اندر قریبی پیکنگ کے لیے پالی اخراج کی پیروی نہیں کرتا ہے۔ 6 نیوکلین کے ساتھ لتیم-6 ایک بند سیکنڈ 1 پی شیل آربیٹل کے بغیر انتہائی مستحکم ہے۔ کل نیوکلین نمبر 1 سے 6 والے ہلکے نیوکلیوں کے لیے صرف 5 والے استحکام کے کچھ ثبوت نہیں دکھاتے ہیں۔ بند خولوں کے باہر ہلکے مرکزوں کے بیٹا استحکام کے مشاہدات سے پتہ چلتا ہے کہ جوہری استحکام پروٹانوں اور نیوٹرانوں کی جادوئی تعداد کے ساتھ خول کے مداروں کی سادہ بندش سے کہیں زیادہ پیچیدہ ہے۔ بڑے مرکزوں کے لیے، نیوکلین کے زیر قبضہ خول الیکٹران کے خولوں سے نمایاں طور پر مختلف ہونا شروع ہو جاتے ہیں، لیکن اس کے باوجود، موجودہ جوہری نظریہ پروٹون اور نیوٹرون دونوں کے لیے بھرے ہوئے جوہری خولوں کی جادوئی تعداد کی پیش گوئی کرتا ہے۔ مستحکم خولوں کی بندش غیر معمولی طور پر مستحکم ترتیبات کی پیش گوئی کرتی ہے، جو کیمسٹری میں تقریبا غیر فعال گیسوں کے عظیم گروپ کے مترادف ہے۔ ایک مثال 50 پروٹانوں کے بند خول کا استحکام ہے، جو ٹن کو 10 مستحکم آاسوٹوپ رکھنے کی اجازت دیتا ہے، جو کسی بھی دوسرے عنصر سے زیادہ ہے۔ اسی طرح، خول کے بند ہونے سے فاصلہ آاسوٹوپس کے غیر معمولی عدم استحکام کی وضاحت کرتا ہے جو ان ذرات کی مستحکم تعداد سے بہت دور ہیں، جیسے تابکار عناصر 43 (ٹیکنیٹیم) اور 61 (پرومیتھیم)، جن میں سے ہر ایک سے پہلے اور اس کے بعد 17 یا اس سے زیادہ مستحکم عناصر ہوتے ہیں۔ تاہم شیل ماڈل کے ساتھ مسائل ہوتے ہیں جب بند گولوں سے دور جوہری خصوصیات کا حساب لگانے کی کوشش کی جاتی ہے۔ اس کی وجہ سے تجرباتی اعداد و شمار کو فٹ کرنے کے لیے ممکنہ کنویں کی شکل کی پیچیدہ پوسٹ ہاک تحریف ہوئی ہے، لیکن سوال باقی ہے کہ کیا یہ ریاضیاتی ہیرا پھیری دراصل حقیقی مرکزوں میں مقامی اخترتی سے مطابقت رکھتی ہے۔ شیل ماڈل کے مسائل نے کچھ لوگوں کو نیوکلین کلسٹرز پر مشتمل حقیقت پسندانہ دو باڈی اور تین باڈی جوہری قوت کے اثرات کی تجویز پیش کرنے اور پھر اس بنیاد پر نیوکلئس بنانے پر مجبور کیا ہے۔ ایسے تین کلسٹر ماڈل جان وہیلر کا 1936 کا ریزونیٹنگ گروپ اسٹرکچر ماڈل، لینس پالنگ کا کلوز پیکڈ اسپیرون ماڈل اور میک گریگور کا 2 ڈی آئزنگ ماڈل ہیں۔ ماڈلز کے درمیان مطابقت جیسا کہ سپر فلوڈ مائع ہیلیم کے معاملے میں ہوتا ہے، جوہری مرکزے ایک ایسی حالت کی مثال ہیں جس میں دونوں (1) حجم کے لیے "عام" ذرہ جسمانی اصول اور (2) لہر جیسی نوعیت کے لیے غیر بدیہی کوانٹم مکینیکل اصول لاگو ہوتے ہیں۔ سپر فلوئڈ ہیلیم میں، ہیلیم ایٹموں کا حجم ہوتا ہے، اور بنیادی طور پر ایک دوسرے کو "چھوتے ہیں"، پھر بھی ایک ہی وقت میں بوس آئن سٹائن کے ارتکاز کے مطابق عجیب و غریب بڑی خصوصیات کا مظاہرہ کرتے ہیں۔ جوہری مرکزوں میں نیوکلین بھی لہر جیسی نوعیت کا مظاہرہ کرتے ہیں اور ان میں رگڑ جیسی معیاری سیال خصوصیات کی کمی ہوتی ہے۔ ہیڈرون سے بنے نیوکلیز کے لیے جو فرمین ہیں، بوس آئن سٹائن کا ارتکاز نہیں ہوتا ہے، اس کے باوجود، بہت سی جوہری خصوصیات کو صرف حجم کے ساتھ ذرات کی خصوصیات کے امتزاج سے اسی طرح بیان کیا جا سکتا ہے، اس کے علاوہ ایرون شروڈنگر کے کوانٹم آربیٹلز میں پھنسی ہوئی اشیاء کے لہر جیسے رویے کی بے رگڑ حرکت کی خصوصیت کے علاوہ۔ یہ بھی دیکھیں نوٹ کے حوالہ جات بیرونی روابط نیوکلئس-ایک آن لائن نصابی کتاب دی لائیو چارٹ آف نیوکلائڈز کا ایک باب-جاوا میں آئی اے ای اے یا "نیوکلیئر شیل ماڈل" پر ایچ ٹی ایم ایل آرٹیکل، جس میں مختلف عناصر کے لیے نیوکلیئر شیل فلنگ دی گئی ہے۔ 16 ستمبر 2009 تک رسائی حاصل کی گئی۔ ٹائم لائن: ذیلی جوہری تصورات، نیوکلیئر سائنس اور ٹیکنالوجی۔ ایٹم نیوکلیئر کیمسٹری نیوکلیئر فزکس ذیلی جوہری ذرات ریڈیو کیمسٹری پروٹون الیکٹران