« Úvod | :D »

referát-Radioaktivita


Jak dochází k rozpadu částic




Atomy se rozpadají na menší atomy tak, že se rozdělí na kousky. Jak se
ale může fundamentální částice rozpadat na ještě menší části? Vždyť
podle definice je fundamentální právě ta částice, kterou už nelze dále dělit!




Jak se ukazuje, částice se při rozpadech mění na méně hmotnou částici
a částici=nosič interakce (gluon nebo boson W/Z). Nosiče interakcí
(interakce viz níže) se potom rozpadají na další částice. Částice se
tedy nemůže změnit na částici nebo částice jiného druhu jen tak. Vždycky
je ve hře nosič interakce, který rozpad částice zprostředkuje.




V mnoha případech to vypadá, jako by tyto částice-dočasní zprostředkovatelé
porušovaly zákon zachování energie, protože normálně mohou vzniknout až
při mnohem vyšší energii, než jaká odpovídá danému procesu (to je dáno
jejich velkou hmotností). Tyto částice však v popsaných situacích existují
po tak krátký okamžik, že žádná pravidla nejsou ve skutečnosti narušena
(takové částice se nazývají virtuální).




Zbytková
silná interakce drží pohromade jádro




Hned v úvodním textu jsem se zmínila o interakci. Nyní si ale zkusme
vzpomenout na standardní model: Protony mají kladný náboj, ale jádro drží
i přes to pohromadě díky zbytkové
silné interakci
, která překonává elektromagnetické odpudivé síly.




Jádro si můžeme představit jako silně stlačenou pružinu (to odpovídá
elektromagnetickému odpuzování) udržovanou v této podobě pevným lanem
(zbytková interakce). V pružině je uloženo velké množství energie (kterou
bylo třeba vynaložit na její stlačení), ta se však nemůže uvolnit, protože
lano je dostatečně silné.




Poločas rozpadu




Kousek uranu ponechaný svému osudu se bude postupně rozpadat - jeho jádra
budou vyzařovat radioaktivní částice a měnit se na jádra lehčích prvků.
Rychlost rozpadu je charakterizována dobou, za kterou se rozpadne právě
polovina vzorku - poločasem rozpadu. Doba, za kterou se rozpadne jeden konkrétní
atom, je zcela náhodnou veličinou, avšak pro dostatečně velký počet atomů
je poločas rozpadu dobře definován a lze ho velmi přesně stanovit.




Mnoho renomovaných fyziků bylo rozčarováno představou, že tak velkou
roli v důležitých fyzikálních dějích má hrát náhoda. Einstein v reakci
na tuto teorii pronesl svůj známý výrok "Bůh nehraje v kostky!"
(Podle všeho, co dnes víme, se v této věci mýlil).




Když hodíte dvakrát mincí a pokaždé padne panna, těžko můžete jenom
na základě tohoto pozorování říci, s jakou pravděpodobností padne při
dalším hodu orel. Jde totiž o příliš malý soubor případů. Pokud však
hodíte stokrát a výsledek je 51krát panna a 49krát orel, můžete z toho
usoudit, že šance na to, aby padl orel, je okolo padesáti procent. Fyzikální
zákony mikrosvěta mají pravděpodobnostní charakter a v chování částic
je prvek náhody. Fyzikové ale umějí PŘESNĚ předpovědět průměrné
hodnoty výsledků získaných z velkého souboru náhodných jevů. V případě
poločasu rozpadu tak dokáží s velkou přesností stanovit, za jak dlouho se
náhodně rozpadne právě polovina z velkého souboru atomových jader.





Radioaktivita




Na konci 19. století objevil německý fyzik Wilhelm Röntgen záhadné nové
záření, jež vznikalo, když proud elektronů narážel na vrstvu skla. Toto
záření bylo v té době zcela neznámé povahy, a proto dostalo jméno
"paprsky X". V češtině se pro ně vžil název rentgenové záření.




Několik měsíců po Röntgenově objevu prováděl francouzský fyzik Henry
Becquerel experiment, ve kterém kladl různé látky na zakryté fotografické
desky, aby prověřil, zda tyto látky po osvícení světlem nevyzařují
paprsky X. Jestliže by je některá látka vyzařovala, paprsky by pronikly
obalem a došlo by k expozici fotografické desky. Ke svému velkému překvapení
zjistil, že určité látky (sloučeniny uranu) vydávají energetické záření,
aniž by se jim předem dodala jakákoli energie.




Význam Becquerelových experimentů spočívá v tom, že odhalily existenci
přirozeného procesu, jehož působením určité prvky samovolně vysílají
pronikavé energetické záření. Ukazovalo se tedy, že některé prvky jsou
ze své podstaty nestabilní a spontánně uvolňují různé formy energie.
Toto vyzařování energetických částic samovolným rozpadem jader dostalo název
radioaktivita.




Typy radioaktivity




K probádání základů radioaktivity zásadním způsobem přispěli
francouzští fyzikové Pierre a Marie Curieovi.
Po několika letech bádání zjistili, že existuje několik typů částic
uvolňujících se při radioaktivních procesech (různých typů radiace či
radioaktivního záření). Tři odlišné typy radiace byly pojmenovány prvními
třemi písmeny řecké abecedy alfa),
(beta)
a (gama).
Tyto tři typy radiace lze rozlišit podle chování při průchodu magnetickým
polem - kladně nabité částice alfa se vychylují jedním směrem, záporně
nabité částice beta opačným směrem a elektricky neutrální gama se
nevychylují vůbec a letí přímo.







Postupně se podařilo objasnit jejich fyzikální podstatu:







    • Částice alfa jsou jádra helia (2p, 2n)

    • Částice beta jsou volné letící elektrony

    • Záření gama je tvořeno proudem fotonů




Také rentgenové záření, viditelné světlo a radiové vlny se skládají
z fotonů, jež se navzájem odlišují energií. Záření gama jsou fotony těch
nejvyšších energií.




Částice alfa neproletí ani listem papíru a částici beta zastaví hliníková
folie, avšak záření gama odstíní až silná vrstva olova. Záření gama
proniká hluboko do každé látky, může měnit a narušovat chemické vazby a
představuje tedy při práci s radioaktivními materiály největší nebezpečí
(vědcům bohužel trvalo mnoho let, než plně pochopili, jakou hrozbu
radioaktivita představuje, a mnozí za to zaplatili vysokou cenu...).




Objevují se problémy




Fyzikové brzy zjistili, že množství těžších prvků (například uran,
thorium a radium) se rozpadá na jiné, lehčí prvky. To jim ovšem okamžitě
přineslo další starosti, protože se před nimi vynořilo hned několik vážných
problémů.




Atomová hmotnost uranu je 238,0508 atomových hmotnostních jednotek (AMU).
Rozpadá se na thorium (234,0436 AMU) a částici alfa (4,0026 AMU). Rozdíl
atomové hmotnosti uranu a hmotnosti jeho rozpadových produktů je 0,0046 AMU.




Kam se tato hmotnost poděla?




Polovina daného množství uranu 238 se rozpadne za 4 460 000 000
let. Neexistuje však žádný způsob, jak předpovědět, za jak dlouho se
rozpadne jeden konkrétní atom.




Proč se jednotlivé atomy rozpadají náhodně, s nějakou předem danou
pravděpodobností?





Problematika ozáření z radonu




Problematika ozáření člověka přírodními radionuklidy není nová.
Odjakživa byl člověk vystaven radioaktivnímu záření přicházejícímu z
vesmíru , ze zemské kůry a záření radioaktivních nuklidů přímo obsažených
v lidském těle. V tomto století se k němu přidává i složka umělá způsobená
zejména rentgenovými vyšetřeními,izotopovými diagnostickými metodami,
provozem jaderných elektráren a radioaktivním spadem způsobeným pokusnými
výbuchy jaderných zbraní. Jednotlivé složky jsou shrnuty na grafu.







Z tohoto grafu jasně vyplývá , že dominantním prvkem způsobujícím
skoro polovinu veškeré radioaktivní zátěže je přírodní radioaktivní
plyn radon, resp.jeho dceřiné produkty .




Radon (a jeho krátkodobé dceřiné produkty) vzniká radioaktivní přeměnou
z mateřského izotopu rádia 226. Samotné rádium 226 vzniká rozpadem uranu
238, který je obsažen v zemské kůře. Na rozdíl od ostatních prvků
uran-radiové rozpadové řady je radon inertní radioaktivní plyn se schopností
pronikání ze zemské kůry k jejímu povrchu a do atmosféry. Jednotkou
aktivity, nejpoužívanější veličiny pro kvantifikaci množství
radioizotopu je Becquerel /Bq,s-1/což je taková aktivita
radioizotopu,kdy se za 1 sekundu rozpadne právě jeden atom. Pokud radon nemá
možnost uniknout z uvažovaného objemu, ve kterém je uzavřen spolu s rádiem,vzniká
mezi nimi tzv.stav radioaktivní rovnováhy. Znamená to, že aktivita radonu se
začíná blížit aktivitě mateřského radia. Aktivita radonu a dceřiných
produktů ale není příliš vhodná pro vyjadřování škodlivých účinků.


12.10.2007 13:43:31 | stálý odkaz

Komentáře

1 komentářů:
  • 10.01. 19:32, marek koleno

    perfektni ala o ochrane tady nic nemate a to je ten problem!!!!!!!!!!!


přidat komentář
<< úvod

TXT.cz
HLEDAT | UPOZORNIT
Vytvořit blog | Přihlásit se