Oddziaływanie cząstek z jądrami prowadzi do przemian jąder zwanych reakcjami jądrowymi:
X+a=Y+b+ΔE, gdzie ΔE - energia reakcji (wydzielana w postaci energii fotonów lub en. kinetycznej produktów reakcji; odpowiada deficytowi masy produktów lub substratów)
(zapis skrótowy: X(a,b)Y )

Reakcje jądrowe to przemiany jąder atomowych wywołane ich oddziaływaniem wzajemnym w odległości odpowiadającej zasięgowi sił jądrowych bądź też ich oddziaływaniem z cząstkami elementarnymi lub fotonami. W ich wyniku powstają jądra atomowe innych pierwiastków, innych izotopów tego samego pierwiastka lub jądra tego samego izotopu danego pierwiastka w innym stanie energetycznym. Oddziaływania jądrowe prowadzące do reakcji jądrowych nazywane są często zderzeniami.

Reakcje jądrowe można ogólnie podzielić na:

• reakcje syntezy, w których z jąder lżejszych powstają jądra o większej liczbie atomowej lub masowej

• reakcje rozpadu, gdy liczby atomowe lub masowe produktów reakcji są mniejsze niż substratów.

Przy reakcjach jądrowych obowiązują zasady zachowania ładunku u liczby nukleonów.

Przykłady:
(reakcja syntezy jądra helu-3 z jąder deuteru i wodoru; jedna z r-cji zachodzących na Słońcu)

(reakcja rozpadu jądra litu-6 w zderzeniu z deuteronem (jadrem deuteru 2H) na dwa jądra helu (dwie cząstki alfa) )

______________________________________________________________________________

Temat 74. Oddziaływanie promieniowania jądrowego z materią.

Cząstki (promieniowanie) oddziałują z materią (i przekazują energię) na różne sposoby:

• naładowane (elektrony, protony, jony i inne) przez:

  • jonizację i wzbudzanie atomów

  • hamowanie w polu elektrycznym

• obojętne (fotony i neutrony) oddają energię cząstkom naładowanym przez:

  • oddziaływanie z elektronami (fotony)

  • reakcje jądrowe (neutrony)

JONIZACJA
zjawisko powstawania jonu z obojętnej cząsteczki bądź atomu.
Energia jonizacji: energia potrzebna do jednostkowej jonizacji atomu, tzn. oderwania jednego elektronu z atomu, maleje ze wzrostem numeru okresu (większa odległość od jądra i słabsze siły przyciągania elektronu z powłoki walencyjnej), a generalnie (z licznymi wyjątkami, biorąc pod uwagę kolejne wartości) rośnie wraz ze wzrostem numeru grupy.

Oddziaływanie kulombowskie elektronów i jonów na elektrony atomów ośrodka powoduje jonizację lub wzbudzenie atomów. Cząstka traci energię a przekaz energii na jonizację i wzbudzenie przypadający na jednostkę długości zależy od rodzaju cząstki (ładunku i masy) i jej energii oraz gęstości elektronowej ośrodka. Po całkowitej stracie energii cząstka zatrzymuje się - w ten sposób określa się jej zasięg. Jonizacja stosowana jest do niszczenia nowotworów, bakterii i przyspieszania reakcji chemicznych.

______________________________________________________________________________

Temat 75. Sposoby oddziaływania promieniowania gamma z materią.

EFEKT FOTOELEKTYCZNY
Kwant γ przechodząc przez materię oddziałuje z atomem przekazując całą energię związanemu elektronowi, a sam znika. Elektron o znacznej en. jonizuje (wybija) atomy ośrodka.

gdzie Ee - energia kinetyczna emitowanego elektronu;
h-stała Plancka;
ν-częstotliwość padającego fotonu;
Ew - energia wiązania elektronu w atomie (czyli praca wyjścia - najmniejsza energia, jaką należy dostarczyć elektronowi danego ciała, aby opuścił on ciało i stał się elektronem swobodnym).

ZJAWISKO COMPTONA (Rozproszenie Comptona)
Kwant γ przechodząc przez materię zderza się sprężyście z elektronem, przekazując mu część energii, a sam zmienia kierunek i energię. Elektron o znacznej energii jonizuje atomy ośrodka.

ZJAWISKO TWORZENIA PAR ELEKTRON-POZYTON

Kwant γ przechodząc obok jądra zamienia się w parę elektron-pozyton (antycząstka) o ile jego energia jest większa niż podwojona energia spoczynkowa elektronu (E_γ>2m_oc²=1,022MeV).
Pozyton anihiluje z elektronem, w wyniku czego powstają dwa kwanty γ o energiach równych masie spoczynkowej elektronu. (anihilacja - proces oddziaływania cząstki z odpowiadającą jej antycząstką, podczas którego cząstka i antycząstka zostają zamienione na fotony (zasada zachowania pędu nie dopuszcza możliwości powstania jednego fotonu – zawsze powstają co najmniej dwa) o sumarycznej energii równoważnej masom cząstki i antycząstki, zgodnie ze wzorem Einsteina: E=mc²)