fizyka jadrowa, Materiały SGSP, Fizyka, Ściągi


Aktywnością substancji promieniotwórczej nazywamy liczbę rozpadów atomów (jąder) promieniotwórczych w niej zawartych, jaka następuje w ciągu jednej sekundy.

Wielkość tę mierzy się w bekerelach (Bq). 1 Bq odpowiada jednemu rozpadowi promieniotwórczemu w ciągu jednej sekundy.

Aby móc ocenić liczbę rozpadów w dowolnej chwili od rozpoczęcia obserwacji, wprowadzono pojęcie okresu półrozpadu T½. Charakteryzuje ono dany izotop promieniotwórczy. Okres półrozpadu jest to czas, w jakim połowa jąder danego izotopu promieniotwórczego ulega rozpadowi. Oznacza to, że po czasie dwukrotnie dłuższym od okresu półrozpadu liczba N atomów substancji promieniotwórczej, a zarazem jej aktywność będzie czterokrotnie mniejsza od pierwotnej liczby N 0, po czasie trzykrotnie dłuższym - ośmiokrotnie mniejsza.

0x01 graphic

Rozpad α

0x01 graphic

Właściwości promieniowania α:

- jest bardzo jonizujące

- bardzo słabo przenikalne

- zasięg w powietrzu rzędu kilku centymetrów

Rozpad β-

0x01 graphic

0x01 graphic
- cząstka β

0x01 graphic
- antyneutrino

Oddziaływania słabe powodują, że w jądrze atomowym zachodzi przemiana:

0x01 graphic

Rozpad β+

0x01 graphic

0x01 graphic
- pozyton

0x01 graphic
- neutrino

Promieniowanie β+ to strumień pozytonów.

0x01 graphic

Właściwości promieniowania β:

- jest mniej jonizujące niż promieniowanie α

- lepiej przenikalne niż α

- zasięg w powietrzu kilkumetrowy

Rozpad γ

0x01 graphic
(hν)

Promieniowanie γ to promieniowanie elektromagnetyczne, emitowane przez wzbudzone jądro atomowe.

Właściwości tego promieniowania:

- ma największą częstotliwość

- ma najmniejszą zdolność jonizacyjną

- jest niebezpieczne

- duża zdolność do przenikania

- zasięg w powietrzu jest duży

Izotopy to jądra atomowe, które mają tyle samo protonów, a różną liczbę neutronów. Izotopy mają takie same własności chemiczne, np.

0x01 graphic
- prot, 0x01 graphic
- deuter, 0x01 graphic
- tryt

Izobary to jądra atomowe, które mają taką samą liczbę masową, a różną liczbę atomową, np.

0x01 graphic
i 0x01 graphic

Izotony to jądra atomowe, które mają taką samą liczbę neutronów, a różną liczbę protonów, np. 0x01 graphic
i 0x01 graphic

Deficyt masy (niedobór masy, defekt masy) - różnica ΔM między sumą mas nukleonów wchodzących w skład jądra atomowego, a masą jądra. Iloczyn niedoboru masy i kwadratu prędkości światła w próżni jest równy energii wiązania jądra, ΔE.

0x01 graphic
j

Energia wiązania jest to energia potrzebna do rozdzielenia układu na jego elementy składowe. ΔE = ΔMc2

W 1911 roku Ernest Rutherford przeprowadził pierwszą reakcję jądrową.

Reakcją jądrową nazywamy proces przemiany jąder atomowych w jądro innego pierwiastka w wyniku bombardowania ich różnymi cząstkami: neutronami, protonami, jądrami deuteru, cząstkami alfa, fotonami o dużej energii.

W każdej reakcji jądrowej musi być zachowana:

- zasada zachowania liczby nukleonów

- zasada zachowania ładunku

- zasada zachowania pędu

- zasada zachowania energii

W 1930 roku włoski fizyk Enrico Fermi przeprowadził pierwszą reakcję łańcuchową.

Ogólny wzór:

0x01 graphic

Reakcją łańcuchową nazywamy proces, w którym po rozszczepieniu jądra, wywołanym przez jeden neutron, następują samorzutnie, dalsze rozszczepienia.

Masa krytyczna to najmniejsza masa potrzebna, żeby zaszła reakcja łańcuchowa.

Reaktor jądrowy:

0x01 graphic

1 - pręty paliwowe - materiał rozszczepialny

2 - moderator (ma spowalniać neutrony) - grafit lub tzw. ciężka woda

3 - kanał chłodzenia - ciekły sód lub woda

4 - pręty regulacyjne (z kadmu, pochłania neutrony - ma spowalniać lub przyspieszać reakcję)

5 - reflektor (odbija neutrony)

6 - betonowa osłona

Antymateria jest to układ antycząstek. Antycząstki to cząstki elementarne podobne do występujących w materii, ale ich ładunki elektryczne mają przeciwne znaki wraz z wszystkimi pozostałymi liczbami kwantowymi (np. izospin, dziwność, parzystość).

W momencie kontaktu antymaterii z materią (zwykłą) obie ulegają anihilacji, czyli zamianie na energię promieniowania elektromagnetycznego. Prowadzi się badania nad praktycznym wykorzystaniem tego zjawiska.

anihilacja - proces fizyczny, w którym para cząstka-antycząstka zamienia się w inne cząstki elementarne 0x01 graphic

Cząstki elementarne dzielimy na:

0x01 graphic

Wszystkim leptonom dopisujemy liczbę leptonową (-1,1). W reakcjach między cząstkami musi być zachowana zasada zachowania liczby leptonowej. Wszystkie leptony mają spin połówkowy (są fermionami).

0x01 graphic

Wszystkim barionom przypisuje się liczbę barionową (-1,1). W reakcjach między cząstkami musi być zachowana zasada zachowania liczby barionowej.

0x01 graphic

Kwark to jedna z dwóch grup cząstek elementarnych, które według dzisiejszego stanu wiedzy są niepodzielne. Drugą grupą są leptony. Kwarki mają 3 "kolory" - zielony, czerwony i niebieski. Kolory te jednak nie są przyporządkowane do pojedynczych kwarków, ponieważ potrafią się one wymieniać kolorami w oddziaływaniach silnych za pośrednictwem gluonów.

Istnieje 6 rodzajów ("zapachów") kwarków:

- górny (u, up)

- dolny (d, down)

- powabny (c, charm)

- dziwny (s, strange)

- szczytowy (również wysoki lub prawdziwy) (t, top lub true)

- spodni (również denny, niski lub piękny) (b, bottom lub beauty)

Aktywnością substancji promieniotwórczej nazywamy liczbę rozpadów atomów (jąder) promieniotwórczych w niej zawartych, jaka następuje w ciągu jednej sekundy.

Wielkość tę mierzy się w bekerelach (Bq). 1 Bq odpowiada jednemu rozpadowi promieniotwórczemu w ciągu jednej sekundy.

Aby móc ocenić liczbę rozpadów w dowolnej chwili od rozpoczęcia obserwacji, wprowadzono pojęcie okresu półrozpadu T½. Charakteryzuje ono dany izotop promieniotwórczy. Okres półrozpadu jest to czas, w jakim połowa jąder danego izotopu promieniotwórczego ulega rozpadowi. Oznacza to, że po czasie dwukrotnie dłuższym od okresu półrozpadu liczba N atomów substancji promieniotwórczej, a zarazem jej aktywność będzie czterokrotnie mniejsza od pierwotnej liczby N 0, po czasie trzykrotnie dłuższym - ośmiokrotnie mniejsza.

0x01 graphic

Rozpad α

0x01 graphic

Właściwości promieniowania α:

- jest bardzo jonizujące

- bardzo słabo przenikalne

- zasięg w powietrzu rzędu kilku centymetrów

Rozpad β-

0x01 graphic

0x01 graphic
- cząstka β

0x01 graphic
- antyneutrino

Oddziaływania słabe powodują, że w jądrze atomowym zachodzi przemiana:

0x01 graphic

Rozpad β+

0x01 graphic

0x01 graphic
- pozyton

0x01 graphic
- neutrino

Promieniowanie β+ to strumień pozytonów.

0x01 graphic

Właściwości promieniowania β:

- jest mniej jonizujące niż promieniowanie α

- lepiej przenikalne niż α

- zasięg w powietrzu kilkumetrowy

Rozpad γ

0x01 graphic
(hν)

Promieniowanie γ to promieniowanie elektromagnetyczne, emitowane przez wzbudzone jądro atomowe.

Właściwości tego promieniowania:

- ma największą częstotliwość

- ma najmniejszą zdolność jonizacyjną

- jest niebezpieczne

- duża zdolność do przenikania

- zasięg w powietrzu jest duży

Izotopy to jądra atomowe, które mają tyle samo protonów, a różną liczbę neutronów. Izotopy mają takie same własności chemiczne, np.

0x01 graphic
- prot, 0x01 graphic
- deuter, 0x01 graphic
- tryt

Izobary to jądra atomowe, które mają taką samą liczbę masową, a różną liczbę atomową, np.

0x01 graphic
i 0x01 graphic

Izotony to jądra atomowe, które mają taką samą liczbę neutronów, a różną liczbę protonów, np. 0x01 graphic
i 0x01 graphic

Deficyt masy (niedobór masy, defekt masy) - różnica ΔM między sumą mas nukleonów wchodzących w skład jądra atomowego, a masą jądra. Iloczyn niedoboru masy i kwadratu prędkości światła w próżni jest równy energii wiązania jądra, ΔE.

0x01 graphic
j

Energia wiązania jest to energia potrzebna do rozdzielenia układu na jego elementy składowe. ΔE = ΔMc2

W 1911 roku Ernest Rutherford przeprowadził pierwszą reakcję jądrową.

Reakcją jądrową nazywamy proces przemiany jąder atomowych w jądro innego pierwiastka w wyniku bombardowania ich różnymi cząstkami: neutronami, protonami, jądrami deuteru, cząstkami alfa, fotonami o dużej energii.

W każdej reakcji jądrowej musi być zachowana:

- zasada zachowania liczby nukleonów

- zasada zachowania ładunku

- zasada zachowania pędu

- zasada zachowania energii

W 1930 roku włoski fizyk Enrico Fermi przeprowadził pierwszą reakcję łańcuchową.

Ogólny wzór:

0x01 graphic

Reakcją łańcuchową nazywamy proces, w którym po rozszczepieniu jądra, wywołanym przez jeden neutron, następują samorzutnie, dalsze rozszczepienia.

Masa krytyczna to najmniejsza masa potrzebna, żeby zaszła reakcja łańcuchowa.

Reaktor jądrowy:

0x01 graphic

1 - pręty paliwowe - materiał rozszczepialny

2 - moderator (ma spowalniać neutrony) - grafit lub tzw. ciężka woda

3 - kanał chłodzenia - ciekły sód lub woda

4 - pręty regulacyjne (z kadmu, pochłania neutrony - ma spowalniać lub przyspieszać reakcję)

5 - reflektor (odbija neutrony)

6 - betonowa osłona

Antymateria jest to układ antycząstek. Antycząstki to cząstki elementarne podobne do występujących w materii, ale ich ładunki elektryczne mają przeciwne znaki wraz z wszystkimi pozostałymi liczbami kwantowymi (np. izospin, dziwność, parzystość).

W momencie kontaktu antymaterii z materią (zwykłą) obie ulegają anihilacji, czyli zamianie na energię promieniowania elektromagnetycznego. Prowadzi się badania nad praktycznym wykorzystaniem tego zjawiska.

anihilacja - proces fizyczny, w którym para cząstka-antycząstka zamienia się w inne cząstki elementarne 0x01 graphic

Cząstki elementarne dzielimy na:

0x01 graphic

Wszystkim leptonom dopisujemy liczbę leptonową (-1,1). W reakcjach między cząstkami musi być zachowana zasada zachowania liczby leptonowej. Wszystkie leptony mają spin połówkowy (są fermionami).

0x01 graphic

Wszystkim barionom przypisuje się liczbę barionową (-1,1). W reakcjach między cząstkami musi być zachowana zasada zachowania liczby barionowej.

0x01 graphic

Kwark to jedna z dwóch grup cząstek elementarnych, które według dzisiejszego stanu wiedzy są niepodzielne. Drugą grupą są leptony. Kwarki mają 3 "kolory" - zielony, czerwony i niebieski. Kolory te jednak nie są przyporządkowane do pojedynczych kwarków, ponieważ potrafią się one wymieniać kolorami w oddziaływaniach silnych za pośrednictwem gluonów.

Istnieje 6 rodzajów ("zapachów") kwarków:

- górny (u, up)

- dolny (d, down)

- powabny (c, charm)

- dziwny (s, strange)

- szczytowy (również wysoki lub prawdziwy) (t, top lub true)

- spodni (również denny, niski lub piękny) (b, bottom lub beauty)

Aktywnością substancji promieniotwórczej nazywamy liczbę rozpadów atomów (jąder) promieniotwórczych w niej zawartych, jaka następuje w ciągu jednej sekundy.

Wielkość tę mierzy się w bekerelach (Bq). 1 Bq odpowiada jednemu rozpadowi promieniotwórczemu w ciągu jednej sekundy.

Aby móc ocenić liczbę rozpadów w dowolnej chwili od rozpoczęcia obserwacji, wprowadzono pojęcie okresu półrozpadu T½. Charakteryzuje ono dany izotop promieniotwórczy. Okres półrozpadu jest to czas, w jakim połowa jąder danego izotopu promieniotwórczego ulega rozpadowi. Oznacza to, że po czasie dwukrotnie dłuższym od okresu półrozpadu liczba N atomów substancji promieniotwórczej, a zarazem jej aktywność będzie czterokrotnie mniejsza od pierwotnej liczby N 0, po czasie trzykrotnie dłuższym - ośmiokrotnie mniejsza.

0x01 graphic

Rozpad α

0x01 graphic

Właściwości promieniowania α:

- jest bardzo jonizujące

- bardzo słabo przenikalne

- zasięg w powietrzu rzędu kilku centymetrów

Rozpad β-

0x01 graphic

0x01 graphic
- cząstka β

0x01 graphic
- antyneutrino

Oddziaływania słabe powodują, że w jądrze atomowym zachodzi przemiana:

0x01 graphic

Rozpad β+

0x01 graphic

0x01 graphic
- pozyton

0x01 graphic
- neutrino

Promieniowanie β+ to strumień pozytonów.

0x01 graphic

Właściwości promieniowania β:

- jest mniej jonizujące niż promieniowanie α

- lepiej przenikalne niż α

- zasięg w powietrzu kilkumetrowy

Rozpad γ

0x01 graphic
(hν)

Promieniowanie γ to promieniowanie elektromagnetyczne, emitowane przez wzbudzone jądro atomowe.

Właściwości tego promieniowania:

- ma największą częstotliwość

- ma najmniejszą zdolność jonizacyjną

- jest niebezpieczne

- duża zdolność do przenikania

- zasięg w powietrzu jest duży

Izotopy to jądra atomowe, które mają tyle samo protonów, a różną liczbę neutronów. Izotopy mają takie same własności chemiczne, np.

0x01 graphic
- prot, 0x01 graphic
- deuter, 0x01 graphic
- tryt

Izobary to jądra atomowe, które mają taką samą liczbę masową, a różną liczbę atomową, np.

0x01 graphic
i 0x01 graphic

Izotony to jądra atomowe, które mają taką samą liczbę neutronów, a różną liczbę protonów, np. 0x01 graphic
i 0x01 graphic

Deficyt masy (niedobór masy, defekt masy) - różnica ΔM między sumą mas nukleonów wchodzących w skład jądra atomowego, a masą jądra. Iloczyn niedoboru masy i kwadratu prędkości światła w próżni jest równy energii wiązania jądra, ΔE.

0x01 graphic
j

Energia wiązania jest to energia potrzebna do rozdzielenia układu na jego elementy składowe. ΔE = ΔMc2

W 1911 roku Ernest Rutherford przeprowadził pierwszą reakcję jądrową.

Reakcją jądrową nazywamy proces przemiany jąder atomowych w jądro innego pierwiastka w wyniku bombardowania ich różnymi cząstkami: neutronami, protonami, jądrami deuteru, cząstkami alfa, fotonami o dużej energii.

W każdej reakcji jądrowej musi być zachowana:

- zasada zachowania liczby nukleonów

- zasada zachowania ładunku

- zasada zachowania pędu

- zasada zachowania energii

W 1930 roku włoski fizyk Enrico Fermi przeprowadził pierwszą reakcję łańcuchową.

Ogólny wzór:

0x01 graphic

Reakcją łańcuchową nazywamy proces, w którym po rozszczepieniu jądra, wywołanym przez jeden neutron, następują samorzutnie, dalsze rozszczepienia.

Masa krytyczna to najmniejsza masa potrzebna, żeby zaszła reakcja łańcuchowa.

Reaktor jądrowy:

0x01 graphic

1 - pręty paliwowe - materiał rozszczepialny

2 - moderator (ma spowalniać neutrony) - grafit lub tzw. ciężka woda

3 - kanał chłodzenia - ciekły sód lub woda

4 - pręty regulacyjne (z kadmu, pochłania neutrony - ma spowalniać lub przyspieszać reakcję)

5 - reflektor (odbija neutrony)

6 - betonowa osłona

Antymateria jest to układ antycząstek. Antycząstki to cząstki elementarne podobne do występujących w materii, ale ich ładunki elektryczne mają przeciwne znaki wraz z wszystkimi pozostałymi liczbami kwantowymi (np. izospin, dziwność, parzystość).

W momencie kontaktu antymaterii z materią (zwykłą) obie ulegają anihilacji, czyli zamianie na energię promieniowania elektromagnetycznego. Prowadzi się badania nad praktycznym wykorzystaniem tego zjawiska.

anihilacja - proces fizyczny, w którym para cząstka-antycząstka zamienia się w inne cząstki elementarne 0x01 graphic

Cząstki elementarne dzielimy na:

0x01 graphic

Wszystkim leptonom dopisujemy liczbę leptonową (-1,1). W reakcjach między cząstkami musi być zachowana zasada zachowania liczby leptonowej. Wszystkie leptony mają spin połówkowy (są fermionami).

0x01 graphic

Wszystkim barionom przypisuje się liczbę barionową (-1,1). W reakcjach między cząstkami musi być zachowana zasada zachowania liczby barionowej.

0x01 graphic

Kwark to jedna z dwóch grup cząstek elementarnych, które według dzisiejszego stanu wiedzy są niepodzielne. Drugą grupą są leptony. Kwarki mają 3 "kolory" - zielony, czerwony i niebieski. Kolory te jednak nie są przyporządkowane do pojedynczych kwarków, ponieważ potrafią się one wymieniać kolorami w oddziaływaniach silnych za pośrednictwem gluonów.

Istnieje 6 rodzajów ("zapachów") kwarków:

- górny (u, up)

- dolny (d, down)

- powabny (c, charm)

- dziwny (s, strange)

- szczytowy (również wysoki lub prawdziwy) (t, top lub true)

- spodni (również denny, niski lub piękny) (b, bottom lub beauty)



Wyszukiwarka