موضوعات اصلي
تبدیلات خودبخودی یا مصنوعی بعضی از هسته های اتمی به هسته دیگر که نتیجه بهم خوردن ترکیب ساختمان هسته یا تغییر در تعداد نوکلئون ها(ذرات هستهای) است واکنش های هستهای نام دارند.
روش های انجام واکنش های هستهای
تجزیه کامل تمامی هستهها زمانی که بوسیله یک ذره یا انرژی فوق العاده زیاد برخورد کند(یا ذره دیگری جذب کنند) معمولا نوترون است. شکست هسته به دو هسته غیر مساوی توأم با انتشار پروتون، نوترون، ذره آلفا، اشعه گاما و واکنش های ترکیب هستهای که تشکیل یک هسته سنگین تر در اثر تجدید ساختمان هسته عناصر سبک تر که همراه با آزاد شدن مقادیر زیاد انرژی است، صورت می گیرد. انرژی حاصل از واکنش های ترکیب یا(هم جوشی) 8 برابر بیشتر از انرژی هستهای واکنش های شکست هستهای است.
راه های مختلف تولید انرژی هستهای
1- شکافت هستهای؛
شکافت هستهای(Nuclear Fission)
فرض می شود نوترون منفردی به یک قطعه ایزوتوپ 235U نفوذ کند در اثر برخورد به هسته اتم 235U، اورانیوم به دو قسمت شکسته می شود، مقادیر زیادی نیز انرژی آزاد می گردد. در حدود(200Mev) اما مسأله مهم تر این که نتیجه شکستن هسته 235U آزادی دو نوترون است که می تواند دو هسته دیگر را شکسته و چهار نوترون را بوجود آورد. این چهار نوترون نیز چهار هسته 235U را می شکند چهار هسته شکسته شده تولید هشت نوترون می کنند که قادر به شکستن همین تعداد هسته اورانیوم می باشند، سپس شکست هستهای و آزاد شدن نوترون ها بصورت زنجیروار به سرعت تکثیر و توسعه می یابد. در هر دوره تعداد نوترون ها دو برابر می شود، در یک لحظه واکنش زنجیری خود بخودی شکست هستهای شروع می گردد. در واکنش های کنترل شده تعداد شکست در واحد زمان و نیز مقدار انرژی به تدریج افزایش یافته و پس از رسیدن به مقداری دلخواه ثابت نگهداشته می شود. فرض کنیم یک ذره(a) به یک هسته ساکن(x) برخورد کند در نتیجه در واکنش های هستهای هسته(y) و ذره(b) تولید می شود که این واکنش را بصورت زیر می نویسم: a + x → b + y مراحل شکست 235U: 1n + 235U → 234U → 144Ba+89Kr + 3 1n. در واکنش اخیر در نتیجه برخورد نوترون حرارتی به 235U آن را به 235U تحریک شده تبدیل می کند. نهایتا اورانیوم تحریک شده نیز بعد از شکافت، به باریم و کریپتون و سه تا نوترون تولید می شود.
مواد قابل شکست(Fissionable Materials)
موادی که وقتی تحت تابش نوترون قرار می گیرند انجام یک واکنش شکست هسته ای را ممکن می سازند چنین خاصیتی در عناصر زیر وجود دارد: 239Pu ، 235U ، 235U ، ایزوتوپ 233U ، 235U بطور مصنوعی در راکتورهای هستهای با تاباندن نوترون به 233Th بوجود می آید.
2- همجوشی هستهای. 
آشکار سازی ذرات عبارت است از فرآیندی که در آن خصوصیاتی مانند جرم، انرژی، بار الکتریکی، مسیر حرکت و ... و در مجموع نوع یک ذره حامل انرژی که در واکنش های هستهای بوجود می آید، توسط دستگاهی(اغلب آشکار ساز) تعیین می شود. فرآیند آشکار سازی متشکل از یک دستگاه آشکار ساز است که بسته به نوع ذره تابشی و آشکار سازی خصیصهای از ذره، نوع دستگاه فرق می کند. سهم عمده در آشکار سازی ذره توسط مادهای متناسب با ذره تابشی در دستگاه آشکار ساز انجام می شود که عبارت است از برهمکنش ذره باردار حامل انرژی با الکترون های مداری ماده آشکار سازی که این برهمکنش توسط مدارهای الکترونیکی آشکار ساز، به یک پالس الکتریکی تبدیل می شود.
ذرات تابشی
واپاشی هستهای یک فرآیند خودبخودی است، یعنی سیستم بطور خود به خودی، از حالتی به حالتی دیگر تغییر می کند. پایستگی انرژی ایجاب می کند که انرژی حالت نهایی پایین تر از حالت اولیه باشد. این اختلاف انرژی به طریقی به خارج سیستم فرستاده می شود. در تمام این موارد، این امر با گسیل ذرات حامل انرژی بدست می آید که این ذرات یک یا ترکیبی از گسیل الکترو مغناطیسی، گسیل بتا و گسیل نوکلئون است که کلا می توان ذرات تابشی را به دو بخش، ذرات تابشی باردار حامل انرژی و ذرات بی بار حامل انرژی، تقسیم بندی کرد.
ذرات تابشی باردار حامل انرژی
روش های کلی آشکار کردن ذرات باردار حامل انرژی
سه روش اساسی برای آشکار کردن ذرات باردار تابشی با استفاده از یونش وجود دارد:
بار الکتریکی ذرات باردار حامل انرژی سهم مهمی در آشکار سازی ذره دارد. وقتی ذره تابشی از کنار اتم ها عبور می کند، به علت باردار بودن، بر الکترون های مداری نیروی الکتریکی وارد می کند. در این برهمکنش انرژی مبادله می شود که باعث کند شدن حرکت ذره تابشی و کنده شدن الکترون ها از مدارشان می شود. این الکترون های جدا شده از مدار اساس بسیاری از روش های آشکار سازی ذرات تابشی و اندازه گیری جرم، بار، انرژی و ... آن ها است. 
یونش را می توان قابل روئیت کرد، بطوری که رد ذرات را بتوان دید و یا عکسبرداری کرد. وقتی که زوج الکترون _ یون دوباره ترکیب می شوند، نور گسیل شده را با یک دستگاه حساس به نور می توان آشکار سازی کرد. با استفاده از یک میدان الکتریکی میتوان الکترون ها و یون ها را جمع آوری کرد و از این طریق یک علامت الکتریکی تولید کرد. : شبکه رشد
شايد گاهي اوقات اين فكر به ذهنتان خطور كرده باشد كه چطور مي توانيد جلوي ورودبدون اجازه گردشگران اينترنتي را به يكي از صفحات وب سايت تان بگيريد . شايد تصميم گرفته باشيد كه قسمتي از سايت تان را فقط جهت بازديد افراد خاصي كه نزد شما اعتبار دارند روي وب قرار دهيد . براي اين كاردو روش فوري وجود دارد . اولين روش كه نوع ديناميك محسوب مي شود اين است كه يك پليگاه داده مثلا از نوع اكسس (MDB) برروي سايت قرار داده و ليستي از نام كاربر و رمز عبورهاي مجاز را در آن تعريف كنيد و برنامه اي با زباني مثل ASP بنويسيدت از كاربر رمز عبور را گرفته و آن را با محتويات پايگاه داده مقايسه كرده و تصميم بگيريد كه آيا كاربر، شخص مجازي براي ورود به آن صفحه محسوب مي شود يا نه. اين كار نياز به داشتن دانش كافي در زمينه اسكريپ نويسي و پايگاه داده ها دارد . اما در روش استاتيك شما مي توانيد تعدادي نام كاربري و رمز عبور مربوطه در جايي مثلا يك فايل باينري ذخيره كنيد وبا استفاده از يك برنامه كمكي ، پنجره اي براي دريافت و مقايسه رمز عبور كاربر با رمز عبورهاي موجود در فايل به وجود آوريد .
سفرهاي ابتدايي به فضا سئوالاتي را براي دانشمندان مطرح کرد که قبلاً به آن توجه نکرده بودند. آيا يک فضانورد مي تواند در جاذبه صفر چيزي ببلعد؟ خفه خواهد شد؟ آيا ممکن است خرده هاي نان در شاتل معلق شوند و وارد تجهيزات شده و چيزي را خراب کنند؟ براي اين که همه چيز ساده تر شود، فضانوردان در پروژه مرکوري و جميني غذاهاي پوره شده و فشرده شده در لوله تيوبي را با خود همراه بردند. مدير سيستم غذايي ناسا مي گويد: مثل اين بود که غذاي بچه را در تيوب خميردندان به آن ها بدهيم. اما اين لوله هاي غذا اشتها را کم مي کرد و فضانوردان وزن زيادي از دست دادند. در ابتدا دليل آن مشخص نبود و گفته شد که تغذيه فضانوردان به آن آساني که فکر مي کردند نبوده. شناور شدن در فضا به آن آرامش و ريلکسي که به نظر مي آيد نيست. فضانوردان انرژي بسيار زيادي مصرف و استرس فراواني را بر بدن هاي خود تحمل مي کنند. بنابراين رژيم غذايي آن ها بايد با سيستم جاذبه زمين متفاوت باشد. براي مثال آن ها به کلسيم اضافي جهت جبران ضايعات استخوان نياز دارند. زيرا زايش سلول هاي استخواني در فضا به کندي صورت مي گيرد و از دست دادن اين حجم استخواني بلافاصله بعد از پرش از زمين آغاز مي گردد. اما گفتنش از انجام دادن آن ساده تر است زيرا يخچالي در فضاپيما نيست و نمک براي نگهداري غذا استفاده مي شود. بعد از ماموريت آپولو، ناسا يک منوي غذايي را تنظيم کرد که دچار تنوع بيشتري باشد و شامل سالاد ماهي تن تا خوراک ذرت بود. تمامي اين غذاها بصورت خشک و فريز شده، آب گرفته شده بوده و عاري از باکتري بودند و شباهتي به غذاهاي عادي نداشتند. در هنگام سرو، آب وارد غذا شده و داخل کيسه کوچکي ريخته شده و با قاشق خورده مي شد. نيل آرمسترانگ و باز آلدرين اولين کساني بودند که روي ماه ساندويچ همبرگر به همراه نوشابه و ميوه خشک شده خوردند. امروزه با پيشرفت علم، فضانوردان در ايستگاه فضايي قادرند همه نوع خوراکي از استيک گرفته تا کيک شکلاتي را داشته باشند. در حال حاضر ناسا داراي ۱۸۸۵ نوع غذا و روسيه ۱۰۰ نوع غذا و ژاپن ۳۰ نوع غذا در منوي خود دارد. با اين همه به دليل محدوديت ها و مشکلات ذخيره غذا، آن ها نمي توانند هر چه مي خواهند را در هر زمان و مکاني ميل کنند. منوي ايستگاه فضايي يک دوره ۱۶ روزه دارد و هر نفر مي تواند هر بار دو نوع غذا با يک خوراکي فاسد نشدني مانند M&M داشته باشد. گاهي اوقات ناسا براي سورپرايز يک کيک تولد نيز مي فرستد! در سال ۲۰۰۸ حتي اولين آشپزي در ايستگاه فضايي انجام شد که سرخ کردن پياز و سير آن تنها يک ساعت به طول انجاميد. 
آغاز عصر فضا هنگامي که انسان روياي پرواز بر فراز زمين را در سر مي پروراند، به اين نتيجه رسيد که اجرام آسماني مي توانند مقصدي براي سفرهاي آينده انسان باشند. در اوايل 1600 ميلادي، ستاره شناس و رياضي دان آلماني يوهانس کپلر اولين دانشمندي بود که سفر به دنياهاي ديگر را شرح داد. او همچنين قوانين حرکت سياره اي که توضيحي براي چرخش اجرام در فضا مي باشند را توسعه داد. دانشمند انگليسي سر ايزاک نيوتن براي نخستين بار قوانين حرکت را تشريح کرد که در سال 1687 منتشر شد.
اين قوانين به دانشمندان اجازه داد تا بتوانند امکان پرواز و گردش به دور زمين و رسيدن به دنياهاي ديگر را پيش بيني کنند. نيوتن همينطور توضيح داد که چه طور يک ماهواره مصنوعي مي تواند درمدار باقي بماند. قانون سوم نيوتن که مي گويد براي هر کنش يک واکنش با قدرت مساوي در جهت مخالف وجود دارد، توضيح مي دهد که چرا يک راکت کار مي کند. روياهاي اوليه سفر به فضا در طي سال هاي 1700 ميلادي، دانشمندان پي بردند که در ارتفاعات بالاتر، هوا رقيق تر و لايه آن نازک تر است. اين بدان معنا بود که احتمالا هوا در فضاي بين زمين و دنياهاي ديگر اصلا وجود ندارد بنابراين وجود بال براي اين سفر بي استفاده است. نويسندگان شيوه هاي تخيلي فراواني براي سفر به اين دنياها ارائه نمودند. در سال 1903 کنستانتين تسيولکوفسکي يک معلم دبيرستان روسي، براي اولين بار مقاله علمي استفاده از راکتها براي سفرهاي فضايي را کامل نمود.
سالها بعد، رابرت گدارد از ايالات متحده و هرمن اوبرت (Hermann Oberth) از آلمان توجه علمي وسيع تري را نسبت به سفرهاي فضايي جلب نمودند. هر يک از اين سه مرد، مشکلاتي که از لحاظ تکنيکي بر سر راه پرتاب موشک و سفر به فضا بود را شناسايي کردند. هر سه آنها پدران پرواز به فضا شناخته مي شوند. در سال 1919 ، گدارد در مقاله خود "يک شيوه براي رسيدن به ارتفاعات بسيار بالا" توضيح داد که چطور يک راکت مي تواند در جو بالاي زمين کاوش کند. اين مقاله همچنين پرواز يک راکت به ماه را نيز توضيح مي دهد. در کتابي به نام "موشکي به سوي فضا" سال 1923 ،اوبرت مشکلات فني پرواز به فضا را مورد بحث قرار داد. او همينطور شرح داد که يک فضاپيما چگونه مي تواند باشد. تسيولکوفسکي مطالعات جديدي را در سال 1920 يادداشت نمود. 
اين مطالعات حاوي جزئياتي درباره موشک هاي چند مرحله اي بود. نخستين راکت ها در طي سالهاي 1930 ، تحقيقات در مورد موشک ها در کشورهاي ايالات متحده، آلمان و شوروي پيشرفت کرد. در سال 1926 تيم گدارد عليرغم عدم پشتيباني دولت ايالات متحده، موفق به ساخت اولين پروپلنت مايع براي سوخت راکتها شدند. دانشمندان آلمان و شوروي براي ساخت موشک هاي نظامي از دولت هاي خود سرمايه دريافت کردند. در سال 1942، هنگام جنگ جهاني دوم، کارشناسان ساخت موشک آلمان تحت مديريت ورنر ون براون (Wernher von Braun) موشک هدايتي V-2 را ساختند. هزاران موشک V-2 بر سر شهرهاي اروپايي به خصوص لندن پرتاب شد که موجب تخريب فراوان و کشتار مردم شد. پس از پايان جنگ جهاني در سال 1945 ، مهندسين آلماني براي کمک به دولت ايالات متحده درساخت موشک هاي نظامي به آمريکا رفتند. نيروي دريايي ايالات متحده بر روي راکت هاي بزرگتري مانند ايروبي (Aerobee) و وايکينگ (Viking) کار مي کرد. در سال 1949، اولين راکت دومرحله اي، با يک موشک V-2 به عنوان مرحله اول و يک WAC کوچک به عنوان مرحله دوم، ساخته شد.
سفر به فضا سفر به فضا پاسخي است به کنجکاوي انسان براي شناخت زمين، ماه، سيارات، خورشيد، ديگر ستارگان و کهکشان ها. فضاپيماهايي با سرنشين و بدون سرنشين به مرزهاي فراتر از زمين ارسال شده اند تا اطلاعات مستند و تازه اي از کائنات براي ما به همراه آورند. بشر تاکنون موفق به ديدار حضوري ماه و زندگي طولاني مدت در ايستگاه فضايي شده است. سفر به فضا اين امکان را به ما مي دهد تا زمين را در بستر و موقعيت واقعي آن در هستي بنگريم.
چنين سفرهاي تحقيقاتي مي توانند چگونگي تشکيل خورشيد، سيارات و ستاره ها و وجود حيات در جايي فراتر از دنياي ما را معلوم کنند. عصر فضا از روز 4 اکتبر سال 1957 آغاز شد. در آن روز شوروي ماهواره اسپاتنيک 1(Sputnik 1) را براي گردش در مدار زمين به فضا فرستاد. اولين فضاپيماي با سرنشين در روز 12 آپريل سال 1961 به همراه يوري گاگارين (Yuri A. Gagarin) فضانورد اهل شوروي به مدار زمين فرستاده شد. نام اين فضا پيما وستوک 1 (Vostok 1) بود. فضاپيماهاي بدون سرنشين که به آنها کاوشگر فضا مي گويند، به طور وسيعي به اطلاعات ما درباره فضاي اطرافمان، سيارات و ستارگان افزوده اند. در سال 1959 يک کاوشگر شوروي به نزديکي ماه و کاوشگر ديگر آن به سطح ماه رسيدند. در سال 1962 کاوشگر ايالات متحده به سمت سياره زهره فرستاده شد. در سالهاي 1974 و 1976 ايالات متحده دو کاوشگر ساخت آلمان به مدار سياره عطارد نزديک خورشيد ارسال کرد. 
دو کاوشگر ديگر ايالات متحده در سال 1976 بر روي مريخ نشستند. علاوه بر سيارات، کاوشگرها براي شناخت سنگها و اجرام کوچک آسماني نيز به فضا فرستاده مي شوند. اولين سفر با سرنشين به ماه در روز 21 دسامبر 1968، زمانيکه ايالات متحده فضا پيماي آپولو 8 (Apollo 8) را ارسال کرد آغاز شد. اين فضا پيما 10 بار دور ماه گردش کرد و سپس با موفقيت کامل به زمين برگشت. در تاريخ 20 جولاي 1969 فضا نورد امريکايي، نيل آرمسترانگ (Neil A. Armstrong) و باز آلدرين (Buzz Aldrin) اتاقک مخصوص آپولو 11 را بر روي سطح ماه نشاندند. آرمسترانگ اولين انسانيست که بر روي ماه قدم گذاشته است. تا سال 1972 فضانوردان امريکايي 5 سفر ديگر به کره ماه با برنامه سفري آپولو به انجام رساندند.
افسانه هاي قديمي نقل مي كنند كه بشر هميشه سعي مي كرده، به نحوي عمل پرواز را انجام دهد. براي مثال، «ايكاروس» و«دائه دالوس» از جمله كساني بودند كه سعي كردند با بال هايي كه از پر و موم ساخته بودند پرواز كنند. ولي اين آزمايش مدت صدها سال، مرگ بسياري را كه خواستند دوباره آزمايش را امتحان كنند، فراهم آورد. يعني وقتي بال هاي شكننده ساخته شده را با دست بر پشت شان مي بستند و از ارتفاعات بلندي خود را پرتاب مي كردند موجب مرگ شان مي شد. بدين ترتيب كم كم بشر متوجه اين نكته شد كه انسان هرگز نمي تواند با تقليد از طرز پرواز پرندگان، در هوا به پرواز درآيد. بنابراين يك وسيله جديدي بايد اختراع يا درست مي شد و تا آن جايي كه مي دانيم«راجر بيكن» اولين كسي بود كه پيشنهاد كرد: «ممكن است با ساختن موتوري كه يك نفر هدايت آن را بر عهده داشته باشد، به اين آرزوي ديرينه جامه عمل بپوشاند يعني عمل پرواز در هوا را انجام دهد.»!! در قرن هفدهم، توجه بشر به پروازهاي«سبك تر از هوا» معطوف گرديد. بنابراين اولين پرواز با بالون هايي كه از هواي گرم و هيدروژن پر مي شدند انجام گرفت. گر چه يكي از معايب بزرگ بالون اين بود كه ساكنين بالون كاملاً در اختيار و دستخوش تغييرات هوا بودند و دائماً به وسيله باد اين طرف و آن طرف برده مي شدند. به اين ترتيب، بشر هنوز براي رسيدن به يك پرواز واقعي راه زيادي در پيش داشت. اولين ماشين پرواز، سنگين تر از هوا، يك هواپيماي بي موتوري ساده بود كه در سال 1804 ساخته شد. ظرفيتش، 154 اينچ مربع بود كه روي يك ميله نصب شده بود و داراي دُمي هم در عقب بود. در سال 1848، «جان استرينگ فلو»، اولين كسي بود كه هواپيماي يك باله را که به وسيله نيروي بخار به حركت در مي آمد، ساخت. طول اين هواپيما سي پا بود. پس از اين كه آزاد مي شد، به تدريج بالا مي رفت و با يك وسيله ساده اي هم كه روي آن نصب كرده بودند مي توانستند صعود آن را متوقف كرده و فرود آيند. روس ها ادعا مي كنند كه يك نفر روسي به نام الكساندر موژائيسكي، در سال 1882 اولين كسي بوده كه با يك هواپيماي بخاري، پرواز كرده است. در 1896 دكتر«ساموئل پيريونت لنگلي» توانست يك پرواز موفقيت آميز انجام دهد. بدين معني كه توانست 3250 پا با سرعت 25 ميل در ساعت پرواز كند. بال هواپيماي او، 16 پا طول داشت. در 17 دسامبر 1903، «اوريل رايت» شروع به ساختن يك موتور براي هواپيماي خود كرد يعني با قدرت خود هواپيما را به هوا برد. البته اين يك پرواز با استاندارد امروزي نبود و فقط 120 پا با سرعت 31 ميل در هر ساعت، ارتفاع مي گرفت. ولي همين هم كافي بود كه آوريل و برادرش ويلبر را مصمم سازد كه براي اولين بار هواپيمايي ساخته و پرواز دهند و پرواز آن به وسيله نيروي بخار نباشد، بلكه با قدرت خود هواپيما، به پرواز در آيد. بالاخره معروف است كه يك نفر به نام«پرستون واتسون» پرواز موفقيت آميزي را در سال 1902 با يك هواپيماي دو باله اي كه موتور در آن كار گذاشته بودند، انجام داد. ولي اين ادعا تا به حال رسماً تأييد نگرديده است. 
