Fyzika - skripta

Aktivita zářiče: počet radioaktivních přeměn za sekundu . Vztah mezi aktivitou zářiče a počtem přeměněných jader: (Becquerel).

V přírodě se vyskytují dlouhodobě existující radionuklidy () s poločasy přeměny řádově v miliardách let a krátkodobě existující, které stále vznikají ().

Dlouhodobě existující radionuklidy jsou výchozími prvky přeměnových řad (posloupnost jaderných přeměn). Výchozím prvkem je většinou izotop olova, který je stabilní.

Umělá radioaktivita: Frederic a Iren Joliot-Curieovi ostřelovali , a protože (proton se přemění na neutron, pozitron a neutrino), tak .

1. Detekce jaderného záření

Geiger-Mülerův počítač: je trubice naplněná plynem o nízkém tlaku, anodu tvoří drát v ose válce, katodou je válcová nádoba. Mezi elektrodami je napětí asi 1 kV. Při průletu ionizující částice vznikne v plynu několik párů kladných iontů a elektronů. Elektrony jsou elektrickým polem v blízkosti anody urychlovány a nárazem ionizují další molekuly plynu (lavinovitá ionizace). V obvodu vzniká proudový impuls, který je registrován akusticky nebo čítačem. Aby mohl počítač registrovat další částici, musí být uveden do původního stavu (např. dočasným snížením napětí na elektrodách).

Mlžná komora: slouží ke zviditelnění trajektorií částic jaderného záření. Je to válcová nádoba naplněná nasycenou párou vody nebo ethanolu. Při průletu částic jaderného záření dojde k ionizaci molekul páry, ionty se stávají kondenzačními jádry, na nich se vytvářejí mikroskopické kapičky, které vyznačují trajektorii. Často se umísťuje do magnetického pole, aby bylo možné podle zakřivení trajektorie určit hybnost částice a její měrný náboj.

1. Jaderné reakce

Jaderná reakce je uměle vyvolaná přeměna jádra srážkou s jiným jádrem nebo částicí. Při reakci musí platit zákon zachování hybnosti, elektrického náboje, počtu nukleonů a zobecněný zákon zachování hmotnosti a energie.

Při reakcích exoenergetických se energie uvolňuje, při endoenergetických se spotřebovává.

Transmutace

Z 1 jádra vzniká ostřelováním jiné jádro blízkého protonového čísla.

Rutherford:

Chadwick – objev neutronu:

Joliot-Curie – vznik umělého radioizotopu: , izotop je radioaktivní

vznik transuranu: ,

Neutrony nelze registrovat pomocí ionizačních účinků, proto se používá .

Jaderná syntéza (fúze)

Dvě lehká jádra se spojují na jedno jádro a uvolňuje se při tom energie ().

Výchozí reakce v cyklu reakcí probíhajících na Slunci , vzniká deuterium (těžký vodík).

nebo

Ekologicky čisté reakce (nevzniká α, β záření, ani neutrony):

Aby mohlo dojít ke spojení jader, je třeba překonat velké odpudivé elektrostatické síly a sblížit je na vzdálenost asi 10–15 m – musíme jádrům dodat aktivační energii (zahřátím na vysokou teplotu – 108 K) – tzv. termonukleární reakce.