Πυρηνικές διασπάσεις. Δήμος Σαμψωνίδης (19-11- 2010) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο



Σχετικά έγγραφα
Ασκήσεις διασπάσεις. Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Μάθημα 5 - Πυρηνική 1) Ειδη διασπάσεων και Νόμος ραδιενεργών διασπάσεων 2) αλφα, 3) βητα, 4) γαμμα

Πυρηνική και Στοιχειώδη Ι (5ου εξαμήνου) Ασκήσεις Πυρηνικής

Ασκήσεις #1 επιστροφή 15/10/2012

Γενικά χαρακτηριστικά των πυρήνων (Φορτίο, Μάζα, Σταθερότητα) Ισότοπα και Πυρηνικές αντιδράσεις Ραδιενέργεια. Α. Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής

Μάθημα 6 Μοντέλο σταγόνας: Hμιεμπειρικός τύπος μάζας (ή τύπος του Weitzecker). Κοιλάδα β-σταθερότητας

Μάθημα 4 α) QUIZ στην τάξη β) Κοιλάδα β-σταθερότητας γ) Άλφα διάσπαση δ) Σχάση και σύντηξη

Ασκήσεις #2 Μέγεθος και Μάζα πυρήνα. Ενέργεια σύνδεσης και το Q μιάς αντίδρασης. Κοιλάδα σταθερότητας.

ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ - ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑ

Μάθημα 3 α) QUIZ στην τάξη. Μέγεθος πυρήνα από μιονικά άτομα β) Μοντέλο σταγόνας: Hμιεμπειρικός τύπος Weitzecker Κοιλάδα β-σταθερότητας

Διάλεξη 4: Ραδιενέργεια

Πυρηνική και Στοιχειώδη Ι (5ου εξαμήνου) α-διάσπαση

19/1/2015 ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑ

Μάθημα 6 Μοντέλο σταγόνας: Hμιεμπειρικός τύπος Weitzecker Κοιλάδα β-σταθερότητας

Πυρηνική και Στοιχειώδη Ι (5ου εξαμήνου) Επανάληψη μέσω ασκήσεων #2: Κοιλάδα σταθερότητας, ενέργεια σύνδεσης, φράγμα Coulomb

Ε ι σ α γ ω γ ή στo Εργαστήριο Πυρηνικής Φυσικής

Ακήσεις #1 Μήκος κύματος σωματιδίων, χρόνος ζωής και ραδιοχρονολόγηση, ενεργός διατομή, μέγεθος πυρήνων

ΦΥΣΙΚΗ ΙΑΛΕΞΗ 4: Ο ΑΤΟΜΙΚΟΣ ΠΥΡΗΝΑΣ. ιδάσκων Ευθύµιος Τάγαρης Φυσικός, ρ Περιβαλλοντικών Επιστηµών. ρ Ευθύµιος Α. Τάγαρης

ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΚΑΙ ΟΡΙΣΜΟΙ ΤΗΣ ΡΑ ΙΟΧΗΜΕΙΑΣ

Σοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων 5ο εξάμηνο Τμήμα T3: Χ. Πετρίδου. Μάθημα 6

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

λ Ε Πχ. Ένα σωματίδιο α έχει φορτίο +2 όταν επιταχυνθεί από μια διαφορά Για ακτίνες Χ ή ακτινοβολία γ έχουμε συχνότητα

Ασκήσεις #1 επιστροφή 11/11/2011

Εισαγωγή στην Πυρηνική Φυσική και τα Στοιχειώδη Σωμάτια

Ασκήσεις #1 επιστροφή 11/11/2011

Σοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων 5ο εξάμηνο Τμήμα T3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου. Μάθημα 7

Ραδιενέργεια Ένα τρομακτικό όπλο ή ένα μέσον για την έρευνα και για καλλίτερη ποιότητα ζωής; Για πόσο μεγάλες ενέργειες μιλάμε; Κ.-Α. Θ.

1. Ιδιότητες των πυρήνων

α - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ

Μάθημα 4 α) Άλφα διάσπαση β) Σχάση και σύντηξη

ΠΥΡΗΝΑΣ ΑΤΟΜΟΥ Ο όρος πυρήνας (nucleus) εισάγεται το 1912 από τον Rutherford. Κάθε άτομο αποτελείται από μια περιορισμένη περιοχή όπου συγκεντρώνεται

I. ΜΕΤΡΗΣΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΥΠΟΒΑΘΡΟΥ ΘΩΡΑΚΙΣΗ ΤΟΥ ΑΝΙΧΝΕΥΤΗ

Μάθημα 4 α) QUIZ στην τάξη β) Κοιλάδα β-σταθερότητας γ) Άλφα διάσπαση δ) Σχάση και σύντηξη

Ραδιενεργές διασπάσεις. Ραδιονουκλίδια στην ιατρική

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Σοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων 5ο εξάμηνο Τμήμα T3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου. Μάθημα 6

Εισαγωγή στην Πυρηνική Φυσική και τα Στοιχειώδη Σωμάτια Θεόδωρος Μερτζιμέκης, July 15, Προβλήματα διαλέξεων

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Δ ΤΑΞΗΣ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 23 ΜΑΪΟΥ 2003 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ : ΦΥΣΙΚΗ

Μάθημα 5 Μάζα πυρήνα, ενέργεια σύνδεσης, έλλειμα μάζας

ΦΥΣΙΚΗ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 2006 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Χ. ΕΛΕΥΘΕΡΙΑΔΗΣ, Μ. ΖΑΜΑΝΗ, Α. ΛΙΟΛΙΟΣ, Μ. ΜΑΝΩΛΟΠΟΥΛΟΥ, Η. ΣΑΒΒΙΔΗΣ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ ΣΤΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

Διάλεξη 11-12: Ασκήσεις στην Πυρηνική Φυσική

ΠΡΟΥ016 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΥ ΚΑΙ ΠΥΡΗΝΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ. ιδάσκων: Χαράλαµπος Τσέρτος

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων (5ου εξαμήνου, χειμερινό ) Τμήμα T3: Κ. Κορδάς & Σ. Ε. Τζαμαρίας. Μάθημα 7 α-διάσπαση

Γενικές Πληροφορίες - I. Εισαγωγή στo Εργαστήριο Πυρηνικής Φυσικής. Γενικές Πληροφορίες - II. Εργαστήριο Κορμού ΙΙ. ιστοσελίδα μαθήματος

Περιεχόµενα Παρουσίασης 2.11

Σύγχρονη Φυσική : Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 11/04/16

ΟΙ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΤΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΥΓΓΡΑΦΕΑΣ: ΤΣΙΤΣΑΣ ΓΡΗΓΟΡΗΣ

Μάθημα 5 α) Μέγεθος του πυρήνα β) Μάζα πυρήνα, ενέργεια σύνδεσης, έλλειμα μάζας γ) Ασκήσεις σετ #2 - εκφωνήσεις

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΥΡΙΑΚΗ 15 ΜΑΡΤΙΟΥ 2015

ΑΡΧΕΣ ΧΗΜΕΙΑΣ. 20. Πυρηνική Χημεία. Απόστολος Κ. Ρίζος. Καθηγητής Φυσικοχημείας Τμήματος Χημείας Πανεπιστημίου Κρήτης

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΠΥΡΗΝΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ & ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΩΝ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΕΧΝΗΤΗ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

ΜΕΤΑΣΤΟΙΧΕΙΩΣΗ ΠΥΡΗΝΩΝ

Μάθημα 8 ο. Ισοτοπική Γεωχημεία. 1. Βασικές αρχές

( ) ( 0 ) ( e. ( t) ( ) λ ( ) dn dt. Ιδανική ισορροπία! t, ο λόγος των ενεργοτήτων Β/Α: λ λ. N b. c b b. η ενεργότητα = 0. δεν ειναι λb. tmax.

Aσκήσεις. Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

ΡΑΔΙΟΧΗΜΕΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4. ΤΕΧΝΗΤΑ ΡΑΔΙΟΝΟΥΚΛΙΔΙΑ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΤΟΞΙΚΟΤΗΤΑ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΩΝ ΙΣΟΤΟΠΩΝ. Τμήμα Χημικών Μηχανικών

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ

Μάθημα 3 Αυθόρητη διάσπαση και χρόνος ζωής, Σκεδάσεις και Ενεργός διατομή

Πηγές Πηγές Ταχέων Ηλεκτρονίων internal conversion internal conversion

Μάζες Πυρήνων. Διάλεξη 3η Πετρίδου Χαρά

ΑΤΟΜΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ κβαντισμένη h.f h = J s f = c/λ h.c/λ

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Συμπέρασμα: η Η/Μ ακτινοβολία έχει διπλή φύση, κυματική και σωματιδιακή.

Α. ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΕΣ

Μάθημα 12 α-διάσπαση

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Η ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΠΥΡΗΝΑ Η ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑ Η ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΩΝ


Η ενέργεια σύνδεσης των νουκλεονίων χαρακτηρίζεται από τα εξής χαρακτηριστικά:

Μάθημα 15 β-διάσπαση Α' μέρος (νετρίνα και ενεργειακές συνθήκες)

ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΙΣΟΤΟΠΩΝ. Ενότητα 1: Βασικές αρχές γεωχρονολόγησης. Γεωχημεία (Υ 4203) Επικ. Καθ. Χριστίνα Στουραϊτη Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος

β - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 29 ΜΑΙΟΥ 2004

ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΟΣ ΔΙΑΣΠΑΣΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ. Στις παρακάτω ερωτήσεις 1-4, να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα, το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

β διάσπαση II Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 2010 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΣΧΕΤΙΚΙΣΤΙΚΗΣ ΥΝΑΜΙΚΗΣ Έλλειµµα µάζας και ενέργεια σύνδεσης του πυρήνα του ατόµου A

Άσκηση Ραδιοχηµείας. Ραδιενέργεια 8-1

α) Θα χρησιμοποιήσουμε το μοντέλο του Bohr καθώς για την ενέργεια δίνει καλά αποτελέσματα:

AΠO ΤΑ ΠΡΩΤΟΝΙΑ & ΤΑ ΝΕΤΡΟΝΙΑ ΣΤΟΥΣ ΠΥΡΗΝΕΣ

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Δ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 24 ΜΑΪΟΥ 2002 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ : ΦΥΣΙΚΗ

Μάθημα 5 Μάζα πυρήνα, ενέργεια σύνδεσης, έλλειμα μάζας

β διάσπαση II Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Μάθημα 3 Αυθόρητη διάσπαση και χρόνος ζωής, Σκεδάσεις και Ενεργός διατομή

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ Α

Μάθημα 2 α) Μέγεθος του πυρήνα β) Μάζα πυρήνα, ενέργεια σύνδεσης, έλλειμα μάζας γ) Ασκήσεις σετ #2 - εκφωνήσεις

I. ΡΑ ΙΕΝΕΡΓΟ ΡΑ ΟΝΙΟ ( 222 Rn)

ΡΑΔΙΟΧΗΜΕΙΑ 2. ΧΡΟΝΟΣ ΥΠΟΔΙΠΛΑΣΙΑΣΜΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3. ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΥΡΗΝΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ

Η κοιλάδα σταθερότητας των πυρήνων

Μάθημα 5 α) β-διάσπαση β) Ασκήσεις

Μάθημα 18 Αλληλεπίδραση ακτινοβολίας με την ύλη.

Περιεχόµενα Παρουσίασης 2.1

Μάθημα 2 α) QUIZ στην τάξη. Ενεργός διατομή β) Μέγεθος του πυρήνα γ) Μάζα πυρήνα, ενέργεια σύνδεσης, έλλειμα μάζας

ΡΑΔΙΟΧΗΜΕΙΑ 1. ΜΕΤΑΠΤΩΣΕΙΣ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3. ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΤΟΞΙΚΟΤΗΤΑ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΩΝ ΙΣΟΤΟΠΩΝ

Transcript:

Πυρηνικές διασπάσεις Δήμος Σαμψωνίδης (19-11- 2010) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Ενέργεια σύνδεσης & Κοιλάδα σταθερότητας (επανάληψη) Πυρηνικές διασπάσεις Ραδιενέργεια C&G 4. Σηµειώσεις C&G 2.3 Σηµειώσεις Ραδιενεργές σειρές α-διάσπαση

Σταθερότητα των πυρήνων C&G 4.4 Σταθερός πυρήνας : δέσµιο σύστηµα Η µάζα του είναι µικρότερη από το άθροισµα των µαζών των συστατικών του. Μάζα πυρήνα : Ενέργεια σύνδεσης: m nuc (Z,N) = Zm p + Nm n B(Z,N) /c 2 B(Z,N) Για Β(Ζ,Ν)>0 δέσµιο σύστηµα Ενέργεια σύνδεσης ανα νουκλεόνιο B(Z,N) / A 8MeV /n

Ενέργεια σύνδεσης/νουκλεόνιο Ποιοι είναι οι πιο σταθεροί πυρήνες?

Ενέργεια σύνδεσης/νουκλεόνιο Σύντηξη Οι πιο σταθεροί πυρήνες Σχάση

Ημιεμπειρικός τύπος μάζας πυρήνων m nuc (Z,N) = Zm p + Nm n B(Z,N) /c 2 C&G 4.5 Β(Ζ,Ν) = a A - b A 2 / 3 - s (N- Z) 2 / A - d Z 2 / A 1 / 3 - δ / A 1 / 2 (όγκου) (επιφάνειας) (ασυμμετρίας) (Coulomb) (ζευγαρώματος) a=15.835 MeV, b=18.33 MeV s=23.20 MeV, d=0.714 MeV +11.2 MeV περιτοί- περιτοί δ = 0 περιτοί- άρτιο - 11.2 MeV άρτιοι- άρτιοι

Ημιεμπειρικός τύπος μάζας πυρήνων Β(Ζ,Ν) = a A - b A 2 / 3 - s (N- Z) 2 / A - d Z 2 / A 1 / 3 - δ / A 1 / 2 ΠΡΟΣΟΧΗ: Η περιγραφή είναι γενικά καλή αλλά όχι τέλεια!

ασκηση Ασκηση (πρόβλημα 4.7 από το βιβλίο ) α) Σε ποιό Ζ εμφανίζεται η μέγιστη ενέργεια σύνδεσης των πυρήνων, για κάθε Α? β) Σε ποιό Ζ εμφανίζεται η ελάχιστη μάζα των ατόμων (άρα τα πιό σταθερά άτομα), για κάθε Α? γ) Για Α=100 και Α=200 βρείτε το Ζ του σταθερού νουκλιδίου δ) Για μερικά Α=1...300 κάνετε το γράφημα Ν vs. Z για τα σταθερά Ζ. Δίνονται: το βιβλίο σας - Παρ. 4.4, 4.5, 4.6 - m(n) = 939.57 MeV, m(p) = 938.27 MeV, m(e) = 0.511 MeV Β(Ζ,Ν) = a A - b A 2 / 3 - s (N- Z) 2 / A - d Z 2 / A 1 / 3 - δ / A 1 / 2 Αντικαθιστώντας Ν=Α- Ζ, έχουμε Β(Α,Ζ) αντί για Β(Ζ,Ν): Β(A,Z) = a A - b A 2 / 3 - s (Α- 2Z) 2 / A - d Z 2 / A 1 / 3 - δ / A 1 / 2

α. μέγιστη ενέργεια σύνδεσης των πυρήνων Μέγιστο Β(Α,Ζ), για κάθε Α=σταθερό: Αρα το Ζ που δίνει το μέγιστο Β(Α,Ζ), για κάθε Α είναι: Z = A 2+ ( d /2s)A 2 / 3 s=23.20 MeV, d=0.714 MeV Z = A 2 +0.0154A 2 / 3 Ζ < Α/2

β. ελάχιστη μάζα των ατόμων Ελάχιστη μάζα Μ(Α,Ζ) κάθε Α=σταθερό: Στο βιβλίο σας Αρα το Ζ που δίνει την ελάχιστη Μ(Α,Ζ), για κάθε Α είναι: m(n) = 939.57 MeV / c 2 m(p) = 938.27 MeV /c 2 m(e) = 0.511 MeV / c 2 s=23.20 MeV, d=0.714 MeV Z = A 1.983+0.0153A 2 / 3 Ζ < Α/2

Κοιλάδα σταθερότητας C&G 4.6 Ζ < Α/2 ή Ζ,Ν

Κοιλάδα σταθερότητας

The Iron Mountain Binding Energy vs. A for odd- A nuclei Iron Not smooth because Z not smooth function of A

The Iron Mountain

Κοιλάδα σταθερότητας

Κοιλάδα β- σταθερότητας β - : (Z,A) (Z+1, A) + e - + ν e β + : (Z,A ) (Z - 1, A ) + e + + ν e

Σταθερότητα των πυρήνων m nuc (Z,N) = Zm p + Nm n B(Z,N) /c 2 αρτιος-αρτιος N Z ΣΤΑΘΕΡΟΙ ΠΥΡΗΝΕΣ ΑΡΤΙΟΣ ΑΡΤΙΟΣ 156 ΑΡΤΙΟΣ ΠΕΡΙΤΤΟΣ 48 ΠΕΡΙΤΤΟΣ ΑΡΤΙΟΣ 50 ΠΕΡΙΤΤΟΣ ΠΕΡΙΤΤΟΣ 5

Ραδιενέργεια

α, β, γ - διάσπαση α-decay: Εκποµπή πυρήνων ηλίου Z Z-2 N N-2 A A-4 β - -decay Εκποµπή e - και ν Z Z+1 N N-1 A=const β + -decay Εκποµπή e + και ν Z Z-1 N N+1 A=const γ-decay Εκποµπή ενός γ Z,N,A all const Electron Capture (EC) Απορρόφηση e - και εκποµπή ν Z Z-1 N N+1 A=const

Ραδιενέργεια Ραδιενεργός διάσπαση Πυρήνες με μεγάλο ατομικό αριθμό διασπώνται (αυθόρμητα ή εξαιτίας εξωτερικής διέγερσης) με ταυτόχρονη έκλυση ακτινοβολίας (μεταστοιχείωση) Αρχικοί πυρήνες Παραγόμενοι πυρήνες : μητρικοί : θυγατρικοί. Η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τη ραδιενεργό διάσπαση, είτε με τη μορφή κινητικής ενέργειας των σωματίων είτε με τη μορφή Η/Μ ακτινοβολίας, προέρχεται από μετατροπή μέρους της μάζας του αρχικού πυρήνα σε ενέργεια

Στατιστικό φαινόμενο Ραδιενέργεια Αν έχουμε Ν ραδιενεργούς πυρήνες, δεν γνωρίζουμε ποιοί ακριβώς θα διασπαστούν. σταθερά διάσπασης λ πιθανότητα διάσπασης /μονάδα χρόνου (χαρακτηριστικό του νουκλιδίου) dn =Ν(t+dt)-N(t)= - Nλ dt => => N (t)= N 0 exp(-λt) χρόνος ημιζωής μέσος χρόνος ζωής τ = 1 λ t 1/ 2 = ln(2) λ = 0.693 λ τ = t 1 N 1 + t 2 N 2... N 1 + N 2 +... = 0 0 tn(t)dt N(t)dt = N 0 N 0 0 0 te λt dt e λt dt = λ 2 λ 1 = 1 λ

Ραδιενέργεια Ενας πυρήνας μπορεί να έχει περισσότερους τρόπους διάσπασης. Κάθε διάσπαση έχει διαφορετική σταθερά διάσπασης λ 1, λ 2,... Η συνολική πιθανότητα διάσπασης του ισοτόπου λ= λ 1 + λ 2 +... Λόγος διακλάδωσης (Branching Ra o) για κάθε τύπο διάσπασης BR 1 = λ 1 λ, BR 2 = λ 2 λ,

Ραδιενέργεια N (t)= N 0 e - λt Χρόνος για την πλήρη διάσπαση δείγματος ~ Ενεργότητα = διασπάσεις /μονάδα χρόνου A(t) = dn dt = λn(t) = λn 0 e λt Η ενεργότητα δείγματος μειώνεται εκθετικά με το χρόνο

ασκηση Ποια η ενεργότητα 1g 226 Ra? t 1/2 =1670y 1.6x10 3 x 3.1x10 7 s 5x10 10 s λ= 0.693/5x10 10 1.4x10-11 /s 1g περιέχει Ν ο 6x10 23 /226 2.7x10 21 πυρήνες η ενεργότητα t=0 Α(t=0)=λΝ 0 1.4x10-11 x2.7x10 21 /s 3.7x10 10 διασπ./s Μονάδες ενεργότητας Curie 1Ci = 3.7 10 10 διασπ./s Becquerel 1Bq = 1 διασπ./s

Διαδοχικές διασπάσεις Ο πυρήνας μπορεί να είναι ραδιενεργός, ο οποίος με τη σειρά του διασπάται και ο νέος θυγατρικός μπορεί να είναι επίσης ραδιενεργός κλπ... Κάθε νέος θυγατρικός έχει τη δική του σταθερά διασπασης λ i. Εχουμε μια σειρά διαδοχικών διασπάσεων (decay chain) Αρχικές συνθήκες: t=0, αρχικοί πυρήνες Ν 1 =N 0, θυγατρικοί Ν 2 =0, σταθερές διάσπασης λ 1 και λ 2 αντίστοιχα. N 2 = λ 1 λ 2 λ 1 N 0 e λ1t e λ 2 ( t )

Ραδιενεργός ισορροπία Αν έχουμε Ν 1 αρχικούς πυρήνες με σταθερά διάσπασης λ 1 οι οποίοι ξεκινούν μια σειρά διασπάσεων δίνοντας διαδοχικά Ν 2, Ν 3,... πυρήνες με αντίστοιχες σταθερές λ 2, λ 3,... Πυρήνες που παράγονται (σε Δt) Ρυθμοί παραγωγής Ραδιενεργός ισορροπία Ρυθμός διάσπασης = Ρυθμός παραγωγής ΔΝ 1 = ΔΝ 2 = ΔΝ 3 =... =>

Ραδιενεργός ισορροπία Αν Ν 1 μακρόβιο => dn 1 /dt ~0 και Τ1>>Τ2 Αν Τ1 < Τ2 Αν Ν 1 σχετικά μακρόβιο, και Τ1>Τ2 N 2 = N 2 = λ 1 λ 2 λ 1 N 0 e λ 1 λ 2 λ 1 N 0 e λ1t e λ 2 ( t ) λ1t ( ) Τελικά ο θυγατρικός διασπάται με το ρυθμό του μητρικού

Ραδιενεργός ισορροπία T 1/2 140 Ba 12.75 d 140 La 1.678 d T 1/2 135 I 6.57 hr 135 Xe 15.29 min 135 Cs 53 min T 1/2 218 Po 3.10 min 214 Pb 26.8 min 214 Bi 19.9 min 210 Pb 22.3 y

Ραδιενεργές σειρές ~60 ραδιενεργοί πυρήνες στη φύση ~1000 τεχνιτά ραδιενεργά ισότοπα Ηλικία Ηλιακού συστήματος ~10 10 y Θεωρώντας ότι κατα τη δημιουργία της γης, όλα τα ισότοπα ήταν σε ίσες ποσότητες, τα ισότοπα με μικρότερους χρόνους ζωής έχουν διασπαστεί. N 235 = N 0e λ(235)t N 238 N 0 e λ(238)t = e (λ(238) λ(235))t = e 0.36t = 0.0072 t = 5.9 10 9 y

Ραδιενεργές σειρές ~60 ραδιενεργοί πυρήνες στη φύση ~1000 τεχνιτά ραδιενεργά ισότοπα Φυσικά ραδιενεργά 81<Z<92 (πλούσια σε νετρόνια, α- ραδιεν. ) Θυγατρικά - > πιο πλούσια σε n - > β- ραδιεν. Διαδοχικές α & β διασπάσεις... σταθερότητα Σειρά Μακρόβ. T 1/2 τελικός α = 4 νουκλεόνια α- διασ. - > ΔΑ=4 β- διασ. - > ΔΑ=0 1 Θορίου Α=4n 232 Th 1.41 10 10 208 Pb 2 Ποσειδωνίου Α=4n+1 237 Np 2.14 10 6 209 Bi 3 Ουρανίου A=4n+2 238 U 4.51 10 9 206 Pb 4 Ακτινίου A=4n+3 235 U 7.0 10 8 207 Pb

Ραδιενεργές σειρές Καταλήγουν σε Pb (ή Bi) μακροβιώτατο (σταθερό) όλες οι σειρές έχουν ένα ραδιενεργό αέριο (Ζ=86) Εχουν ένα ισότοπο που διασπάται με διακλάδωση

Ραδιοχρονολόγηση 14 C Το ισότοπο 14 C παράγεται απο την αλληλεπίδραση της κοσμικής με το άζωτο 14 Ν της ατμόσφαιρας β - ραδιενεργό T 1/2 = 5730 χρόνια. Ζωντανοί οργανισμοί καταναλώνουν CO 2 το οποίο περιέχει τα ισότοπα του 12 C και 14 C. Μετά το τέλος της ζωής του οργανισμού παύει η πρόσληψη 14 C και συνεχίζεται μόνο η διάσπασή του. Χρονολόγηση με τη σύγκριση της ενεργότητας του 14 C στο δείγμα με την ενεργότητα σε ένα ζωντανό οργανισμό.

Ραδιοχρονολόγηση 14 C Ενας πάπυρος από Αιγυπτιακό τάφο περιέχει 1g άνθρακα με ενεργότητα 4x10-12 Ci. Αν ο λόγος των πυρήνων 14 C/ 12 C σε ένα ζωντανό δένδρο είναι 1.3x10-12 να βρεθεί η ηλικία του παπύρου. ( Χρ. ημιζωής 14 C=5730 y) Προσοχή στις μονάδες! t 1/2 =5730 y 5730 x 3.1x10 7 s 17.8x10 10 s λ= 0.693/17.8x10 10 3.9x10-12 /s 1g περιέχει 6x10 23 /12 = 5x10 22 πυρήνες C και Ν ο =5x10 22 x1.3x10-12 6.5x10 10 πυρήνες 14 C η ενεργότητα Α= 4x10-12 x3.7x10 10 =1.5x10-1 διασπ./s Α=λΝ 0 e - λt =>...t=1.39x10 11 s= 4483y