5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
-
Upload
marina-vujasin -
Category
Documents
-
view
251 -
download
1
Transcript of 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
1/68
Otkrie radioaktivnostiRadioaktivni raspad i
Raioaktivne serije
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
2/68
Nuklearna stabilnost U periodnom sistemu elemenata
ima neto vie od 100 razliitihelemenata.
Nuklearna fizika poznaje netovie od 260 stabilnih jezgara,dakle na svaki element uprosjeku otpada po 2,5 izotopa.Naravno, ta raspodjela nije
ravnomjerna. Uoena je tendencija nukleona
da se uparuju: od 264 stabilnanuklidaak njih 158 ima paran
broj protona Z i paran brojneutrona N, 49 ima neparan Z iparan N a samo pet elementaimaju neparno i Z i N
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
3/68
Ne ini svaka kombinacija neutrona iprotona jezgru stabilnom.
Brojne jezgre su radioaktivne.
Energetski nivoi u jezgri se
popunjavaju kako bi se dostiglakonfiguracije minimalne energije tj.maksimalne stabilnosti
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
4/68
Karta nuklida sa periodom poluraspada
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
5/68
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
6/68
Otkrie radioaktivnosti
1896 Henri Becquerel je
sluajno otkrio radioaktivnost uspojevima koji sadre uran.Nakon niza eksperimenatazakljuio je da se to zraenje
spontano emituje, da jeprodorno, da zacrnjujefotografsku emulziju i dajonizuje gasove. Takvaspontana emisija zraenjanazvana je radioaktivnost.
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
7/68
Radioaktivnost
Marie i Pierre Curie susistematino izuavaliradioaktivnosti, te otkrili dva dotada nepoznata elementa, obaradioaktivna, nazvana polonij iradij. Naziv radioaktivnost uvela
je Marie Cuire. Sistematina eksperimentalna
istraivanja radioaktivnostizajedno s Rutherfordovim
rasprenjem alfa estica ukazalasu da je radioaktivnost rezultatraspada nestabilne jezgre.
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
8/68
Radioaktivnost 1897. g. Rutherford otkrio
dvije vrste zraenja izradioaktivnih elemenata.Jedno je bilo manjeprodorno i nazvao ga je -zracima, a ono vie
prodorno - zracima.
1900 g. Villard otkrio treuvrstu zraenja tzv. -zrake,
prodornije od i - zraka.
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
9/68
Vrste radioaktivnog raspada
eksperimentalna istraivanjaradioaktivnosti zajedno sRutherfordovim rasijanjem alfa esticaukazala su da je radioaktivnost
rezultat raspada nestabilne jezgre Utvreno je da postoje tri tipa
radioaktivnosti:
alfa raspad jezgra spontanoemitira jezgru helija
beta raspadjezgra spontanoemitira elektron
ili pozitron (antielektron) Zahvat elektrona (p+e->n)
gama raspad jezgra spontanoemitira gama zraku
foton visoke energije
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
10/68
Zakon radioaktivnog raspada
1900. g. Rutherford je uoio da brzina emisije radioaktivnih esticanije konstantna ve da eksponencijalno opada sa vremenom
Nema naina da se utvrdi kad e se neka jezgra raspasti- vjerovatnost
vjerovatnost raspada jezgra u vremenu dt =dt, - konstanta raspada
Vjerovatnost da se jezgra nee raspadne u vremenu dt =1-dt
p(t)- vjerovatnoa da se jezgra ne raspadne do vremena tp(t+dt)- vjerovatnoa da se jezgra ne raspadne do vremena t+dt
Slijedi
p(t+dt)=(1-dt)p(t) ili
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
11/68
Zakon radioaktivnog raspadap(t+dt)-p(t)=-p(t)dt
Za veoma kratak interval vremena dt je p(t+dt)-p(t) jednako je dp pa moemopisati
Integriranjem od p0 do p(t) i od t=0 do t dobijamo
dpdt
p=
( )
( )
( )
0 0
0
0
ln
p t t
p
t
dpdt
p
p t tp
p t p e
=
=
=
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
12/68
Zakon radioaktivnog raspada
Po definiciji je za t=0, p0=1 jer se jezgra nije ni poela raspadatislijedi da je
vjerovatnost da se jezgra raspadne za vrijeme
Ovo je posljedica pretpostavke da raspad jezgra ne zavisi od
prethodne istorije ni od uslova pod kojima se raspad odigrava.
t
t e
=
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
13/68
Zakon radioaktivnog raspada Prema tome N0- broj neraspadnutih nestabilnih jezgara
- konstanta raspada N- broj neraspadnutih jezgara nakon vremena t Broj neraspadnutih jezgara nakon vremena t moe se dobiti mnoenjem
N0 i vjerovatnoe da se jezgro ne raspadne za vrijeme t tj.
0
tN N e =
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
14/68
Zakon radioaktivnog raspada- Radioaktivni roditeljjezgro se pretvara (raspada) u kerkajezgro
- Vjerovatnost da e se raspad dogoditi u jedinici vremena se definie kao-konstanta radioaktivnog raspada ne zavisi od vremena;-srednji ivot se definira kao =1/
0
100000200000
300000
400000
500000
600000700000
800000900000
1000000
0 10000 20000 30000 40000 50000
Years
Nu
mberof14Catoms
dN
Ndt = 0t
N N e
=
t1/2 = 5730y
5730
1/ 2 1/ 2 1/ 2
0 0 0 0/ 2 / 4 / 8
t t tN N N N
N01/ 2
ln(2)
t=
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
15/68
Half Life
Period poluraspada = Broj godina u kojima se 1/2poetnog broja atoma U se transformira u Pb
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
16/68
Raunanje aktivnosti
-Broj raspada u jedinici vremena (1 Bq=60 dpm)-Obino se izraava u raspadima u minuti (dpm),
primjer: 14C aktivnost = 13.56 dpm / gram C
A N=
0
tA A e
= - Poto je aktivnost linearno zavisna od N,
moe da se zamijeni sa N u jednaini 0t
N N e
=
Primjer raunanja aktivnosti:
Koliko se dezintegracija 14C dogodilo u 1g drvenog uzorka iz 1808 godine?
T=205 godina
t1/2 = 5730god -poznato pa je = 0.693/5730god = 1.209e-4/god
N0=A0/ pa je N0=(13.56dpm*60m/sat*24sat/dan*365dana/god) /1.209e-4
= 5.90e10
atomaN(14C)=N(14C)0*e-(1.209e-4/god)*205god = 5.76e10 atoma
Broj raspada = N0-N = 2.4e9
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
17/68
Zakon radioaktivnog raspada
Svaki nukleus ima odreenu vjerovatnost raspada u jedinici vremena.Nita ne moe da utie na to ( temperatura, pritisak, okolina...itd.)
[izuzetak: vrlo veliki pritisci promoviraju zahvat elektrona]
Ovo znai da u prosjeku kad imamo veliki broj atoma broj raspada po
jedinici vremena je proporcionalan broju prisutnih atoma.
Zato je u zatvorenom sistemu:dN
dt = N (3.1)
N= Broj roditelj-jezgara u trenutku t
= konstanta raspada = vjerovatnosti raspada u jedinici vremena(mjeri se u: s1). Integracija daje:
N t( ) =Noet (3.2)
No= poetni broj roditelj jezgara u trenutku t = 0.
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
18/68
Definicije nekih posebnih veliina
Prosjeni ivot nuklida roditelja se odreuje odnosom trenutnog brojajezgara roditelja i brzine raspada (aktivnosti):
= N
N=
1
(3.3)
Vrijeme poluraspada t1/2jezgra je vrijeme za koje se raspadne polovinaod poetnog broja jezgara, tj. vrijeme nakon kojeg ostane pola poetnih
jezgara roditelja:
N(t1/2) =No
2=Noe
t1/2 t1/2= ln2 t1/2=ln 2
.693
Aktivnost se obino oznaava kao (N)=A i predstavlja broj raspada ujedinici vremena
N( ) =N(3.4)
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
19/68
Radioaktivni izotopi se spontano raspadaju i stvaraju izotope potomke. Radioaktivniraspad je spontan i konstantan. Kako se radioaktivna jezgra roditelja raspadaju,jezgra keri se stvaraju (crvena krivulja). Ako moete mjeriti odnos atoma roditelja ikeri u nekom sistemu izotopa, moete nai da je T = 1/ ln[(D - D0)/N + 1.
Age EquationD = Do + N(et-1)D= broj atoma kerke
N = broj neraspadnutih jezgara roditelja
Do = broj poetnih atoma kerkee = eksponenc. funkcija
= konstanta raspada
t = vrijeme
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
20/68
etiri tipa radioaktivnog raspada
1) alfa () raspad - izbacuje se jezgro helijuma 4He (2p + 2n)2) beta () raspad promjena naboja jezgra, ouvanje mase3) gama () raspad emisija fotona, nema promjene A ili Z4) Spontana fisija - za Z=92 i iznad, stvaraju se dva manja jezgra
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
21/68
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
22/68
Zakon ouvanja mase i naboja Pravila Rutherforda i Sodija:
1. Ukupno naelektrisanje (atomski broj) prije raspada mora bitijednako ukupnom naelektrisanju poslije raspada
2. Maseni broj poetne estice mora biti jednak sumi masenihbrojeva konanih estica
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
23/68
-raspad
#
p r o t
o n s
#nucle
ons
234
235
236
237
238
238 U
234 Th
92
91
90
144 145 146
#
p r o t
o n s
# neutrons
#nucle
ons
234
235
236
237
238
-decayRoditelj jezgro smanjuje masenibroj za 4, atomski broj za 2.
Primjer:
Relacije masa-energija:238U 238.0508 amu234Th 234.04364He 4.00260
Defekt mase 0.0046 amu= 6.86x10-13 J/raspadu
= 1.74x1012 J/kg 238U
Na ovaj nain se raspadaju jezgra tea od 209Bi
238 234 4
92 90 2U Th He +
Emisija a-estice ili 4He jezgra (2 neutrona, 2 protona)
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
24/68
Neki alfa emiteri i
vremena poluraspada (poluivota)
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
25/68
raspad
- Ukljuujejake i kulonovske interakcije
- alfa-estica i jezgro koje nastaje (ki) suprotne impulse, tj. kibiva odbaena na suprotnu stranu
241 237 4
95 93 2Am Np He +
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
26/68
Alfa raspadHeRfSg 4259263 +
Zato jezgra ne emituju samo proton ili samo neutron, a emituju
alfa esticu tj. dva protona i dva neutrona?
238U -> 234Th + 4He
238
U 238.0508 amu234Th 234.04364He 4.00260
m= 0.0046 amu
Q= m c2=0.0046 amu * 931 MeV/amu= 4.26 MeV- energija dezintegracije
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
27/68
Alfa raspad Kad bi se emitovao proton bilo bi
238U 237Pa+ 1H
238U 238.0508 amu237Pa 237.05121
1H 1.00783
m= - 0.00823 amu
Qp= -m c2= -0.00823 amu * 931 MeV/amu= - 7.66 MeV
Znak pokazuje da je 238U stabilno jezgro za emisiju protona
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
28/68
Alfa raspad Kad bi se emitovao neutron bilo bi
238
U237
U+n238U 238.0508 amu237U 237.048744
1n 1.008674
m= - 0.00907 amuQp= -m c2= -0.00907amu * 931 MeV/amu= - 6.14 MeV
Pozitivan energetski bilans je razlog to nastaje alfa raspad
Zakon odranja naelektrisanja i broja nukleona zahtijevaju da bude:
4 4
2 2
A A
Z ZX Y He +
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
29/68
Alfa raspad Sume A i Z moraju biti iste! Primjer. U datoj rekaciji dopuni maseni broj i naboj
y
xBeHeHB ++4
2
1
1
9
5
9 1 4 6
5 1 2 4
B H He Be + +
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
30/68
Zakon odranja energije Odranje mase- energije
U svim rekacijama (nuklearnim i hemijskim) ukupna energijasistema mora biti ouvana
Nuklearna energija dolazi od gubitka mase
Ukupna energija koja se preda u nuklearnoj reakciji data je
E=mc2
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
31/68
Alfa raspad Zakon odranja impulsa i energije Primjer. Ako je X bio u stanju mirovanja vrijedi
4 4
2 2
A A
Z ZX Y He
+
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
32/68
Alfa raspad
Y
Y Y
p p
m v m v
=
=
( )
2 2
X Y KY Km c m m c E E = + + +
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
33/68
Alfa raspad Mora biti
mX>mY+m
Ako ovo nije zadovoljeno, alfa raspad se ne moe desiti
Dezintegraciona energija- energija koja se na raun defekta mase
oslobodi u alfa raspadu i raspodjeli na EKY i EK
Q=EKY+EK=(mx-mY-m)c2
Za Q>0 raspad je mogu
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
34/68
Alfa raspad Jedino to se moe mjeriti u alfa raspadu relativno tano je kinetika
energija alfa estice. Putanja joj se zakree magnetnim poljem i mjeri
se radijus krivine trajektorije. Kad se izmjeri kinetika energija alfaestice Q se moe proraunati
41
4KY K K
Q E E E A
= + = +
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
35/68
Alfa raspad Koliko vremena na alfa raspad prosjeno eka jezgro 238U?
Vrijeme poluraspada urana je 4,47*109 godina
121 / 2 2, 354 100.693
t dana= =
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
36/68
Alfa raspad Radioaktivni materijali kod kojih nastaje alfa raspad imaju A>>4 tako
da je aproksimativno
EK malo manje od Q
Sva energija koja se oslobodi tokom alfa raspada, oslobodi se kao
kinetika energija alfa estice.
Alfa estice se emituju sa rasponom energija 4-10 MeV
Energija veze alfa estica oko 29 MeV
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
37/68
Alfa raspad Prolazak alfa estice kroz potencijalnu barijeru nuklearnih sila ne
moe se objasniti klasino.
Kvantna mehanika daje objanjenje- tunel efekat
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
38/68
Tunel efekat Kvantno tuneliranje- nema klasinog objanjenja
estice koje pokuavaju prei potencijalnu barijeru moemo uporediti salopticom koja se kotrlja uzbrdo. Klasina mehanika predvia da estice kojenemaju dovoljno energije da klasino preu barijeru nee moi da izau nadrugu stranu.
Loptica koja nema dovoljno energije skotrljala bi se niz brdo nazad Ili,
ukoliko nema dovoljno energije da proe kroz zid, odbila bi se (refleksija) iliu ekstremnom sluaju, zakopala unutar zida (apsorbcija).
U kvantnoj mehanici, ove estice mogu, sa veoma malom vjerovatnoom,tunelirati na drugu stranu i tako prei potencijalnu barijeru. Loptica bi uovom sluaju mogla posuditi energiju od svoje okoline i tunelirati kroz zidili ukoliko se kotrlja prei preko brda,
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
39/68
Tunel efekat Kvantna mehanika tretira estice i kao valove.
Tunel efekat je prvi eksperimentalno opazio Robert Vilijams Vud1897. godine posmatrajui kretanje elektrona u emisionom polju alinije uspio da ga protumai. Istraivai u oblasti radioaktivnograspada jo 1899. godine izraavali su nejasne sumnje o
mogunosti da do raspada dolazi zbog tunel efekta. Prvi ga jeopazio 1926/27 Friedrich Hund , a teorijski opisao George Gamow,1929. godine.
raspad - tri tipa
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
40/68
p p
- neutron se pretvara u proton i elektron- A se ne mijenja, ali nastaje novi element- Oslobaa se antineutrino (nema ni naboj ni
masu)
1) - raspad
2) + raspad
3) Zahvat elektrona
3 3
1 2 eH He e + +
11 11
6 5 eC B e
+ + + +
- Proton se pretvara u neutron i pozitron
- A se ne mijenja, ali nastaje novi element- Oslobaa se neutrino
7 7
4 3
EC
e
Be e B + +
-jezgro zahvati jedan elektron iz omotaa ipretvori jedan svoj proton u neutron.Tako
nastaje novi element uz emisiju jednogneutrina
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
41/68
Beta raspadi
Jezgre iji Z nije stabilan za dati A mogu promijeniti Z i dostiistabilnost preko tri beta procesa:
: (Z,N)->(Z+1,N-1)+e+*,
n->p+e+*
+: (Z,N)->(Z+1,N-1)+e++
p->n+e++
Zahvat elektrona (EC; Electron Capture):
p+e->n+
Skoro sva jezgra sa Z
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
42/68
Primjeri beta raspada Slobdni neutron prelazi s vremenom poluivota od 13 minuta uproton pri emu se emitira elektron i antineutrino: n->p+e- +
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
43/68
Po218
84
0-1
At
218
85
Primjer beta raspada
XAZ YA
Z + 1 + 0
-1
- raspad
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
44/68
- raspad
Emisija elektrona (i antineutrina) tokom konverzijeneutrona u proton
Maseni broj se ne mijenja, atomskibroj poraste za 1.
primjer: 87Rb -> 87Sr + e +
Relacija masa - energija:87
Rb 86.909186 amu87Sr 86.908882
Defekt mase 0.0003 amu= 4.5x10-14 J/decay
= 3.0x1011
J/kg87
Rb
Ovako se raspadaju jezgra sa vikom neutrona uodnosu na dolinu stabilnosti
#
p r o
t o n s
#nucle
ons
86
87
88
87 Rb
87 Sr38
37
49 50 #
p r o
t o n s
# neutrons
#nucle
ons
86
87
88
-decay
+- raspad i zahvat elektrona
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
45/68
raspad i zahvat elektrona
Emisija pozitrona (i neutrina) ili zahvat jednog elektrona izunutranje ljusketokom konverzije protona u neutron
Maseni broj se ne mijenja, atomskibroj se smanjuje za 1.
primjeri: 40K -> 40Ar + e+ +50V+ e -> 50Ti + +
U pozitronskoj emisiji veina energije seemituje kroz materija-antimaterijaanihilaciju. U zahvatu elektrona gama-zrakodnosi viak energije.
Ovi raspadi se najee dogaaju kod nukleusa kojiimaju vie protona u odnosu na dolinu stabilnosti
#
p r o
t o n s
#nucleons
39
40
41
40 Ar
40 K19
18
21 22 #
p r o
t o n s
# neutrons
#nucleons
39
40
41
Electron Capture
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
46/68
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
47/68
Beta raspad na karti nuklida Ugljik-14 se beta minus raspadom transformira u
azot-14 i elektron (i neutrino):
6C 7N + -1e + (- decay)
14 14 0
Z poraste za jedan
Z
NN se smanji za jedan
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
48/68
Beta minus raspad na karti nuklida Negativni beta-raspad stvara kerku nuklid
nagore-lijevo u odnosu na nuklid roditelja:
6C 7N + -1e + (- decay)
14 14 0
Z poraste za 1
Z = 7
N = 8N se smanji za 1 N = 7
Z = 6
B t l d k ti klid
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
49/68
Beta-plus raspad na karti nuklida Kiseonik-15 se raspada beta-plus raspadom na
azot-15 i pozitron (i neutrino):
8O 7N + +1e + (+ raspad)
15 15 0
Z se smanji za jedan
Z
N poraste za jedan N
B t l d k ti klid
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
50/68
Beta-plus raspad na karti nuklida Pozitivni beta-raspad stvara kerku nuklid na
poziciji koja je dole desno u odnosu na roditelja:
8O 7N + +1e + (+ raspad)
15 15 0
Z opadne za jedan
Z = 8
N poraste za jedan N = 7
Z = 7
N = 8
Zahvat elektrona (Electron capture EC)
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
51/68
Zahvat elektrona (Electron capture -EC)
4Be + -1e 3Li (and an X-ray) Ovaj proces ima isti rezultat kao+ raspad, osim to se ne emituje
beta -estica.
7 70
Radioactive Decay Processes
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
52/68
Branched Decay: represents adecay process where the
radioactive isotope can decay tomore than one radiogenic daughteratom. For example 40K can decayto either 40Ca (88.2% of the time) or40
Ar (11.8% of the time).
Jednostavni raspad: radioaktivniizotop se pretvara u atom keri.
Na primjer, radiocarbon (14C) euvijek da se transformira u azot(14N).
Beta raspad i neutrino
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
53/68
Beta raspad i neutrino
Za razliku od alfa-raspada kod kojeg jezgra emitira alfaesticu tano odreene energije, kod beta-raspadaemitiraju se elektroni s kontinuiranom raspodjelom
energije od 0 do Emax? Jedan od osnovnih zakona ouvanja kod nuklearnih
reakcija je zakon ouvanja energije. Kad se on primjeniona beta-raspad, izgledalo je da on ne vrijedi kod beta
raspada. Pauli 1931 postulira da se u beta raspadu emitira jo
jedna estica koja je neutralna i tako slabo meudjeluje smaterijom da je ne opaamo ali zato odnesi upravo toliko
energije koliko seini da je izgubljeno pri beta raspadu.Fermi je tu esticu nazvao neutrino (neutroni).
Svojstva slabe sile
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
54/68
Svojstva slabe sile
Beta raspadom upravlja slaba sila
Slaba sila je najmanje uoljiva od 4 sile koje upravljaju svimprocesima u svemiru (gravitaciona, elektromagnetna, jaka i
slaba sila).
proizlazi da je slaba sila oko 10-14 puta manja od jake sile.
Domet slabe sile je malo manji od dimenzija jezgre. Interakcijaneutrina s materijom je jako mala. Neutrini mogu proi krozolovo debljine 100 svjetlosnih godina
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
55/68
Gama raspad
Elektromagnetsko zraenje (fotoni) koje emitiraju atomske jezgre
Fotoni vrlo visoke energije MeV
+ XX AZA
Z
d
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
56/68
raspad
- Pretvaranje jake u kulonovsku E- Ne mijenja se ni A ni Z (ne mijenja se element)- Oslobaa se foton-Obino se deava kao posljedica nekog drugog
raspada
3 * 3
2 2He He +
Spontana fisija
Fission tracks from238
U fission in old zircon
256 140 112
100 54 46 4sf
Fm Xe Pd n + +
-Teki nuklidi se cijepaju u dva laka plusneutroni
Radioaktivne serije
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
57/68
Veina radionuklida je lanjedne od etiri radioaktivneserije
Nuklidi sa masenimbrojevima A=4n, gdje je ncijeli broj, mogu da seraspadaju jedan u drugog
po opadajuem redoslijedumasenog broja
Preostale tri serije imajumasene brojeve date sa
A=4n+1,4n+2 i 4n+3.Pripadnici ovih serija takoemogu da se raspadaju jedniu druge
207Pb7.07 x108235UAktinijeva4n+3
206Pb4.51x109238UUranijeva4n+2
209Bi2.25x106237NpNeptunijeva4n+1
208Pb1.39 x1010232ThTorijeva4n
Stabilniprodukt
t1/2 (godina)RoditeljSerijaA
Radioaktivne serije
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
58/68
j
t1/2 neptunijuma je tako kratko u poreenju sa solarnim sistemom dase pripadnici ove serije ne nalaze danas na Zemlji
Mogu se dobiti laboratorijski bombardovanjem tekih jezgaraneutronima
Srednji lanovi serija imaju puno kraa vremena ivota nego
roditelji. Polazei od NAjezgara roditelja nuklida A, nakon nekog vremena
nastupie ravnoteno stanje gdje svaka od narednih kerki B, C,....se raspada istom brzinom. Prema tome aktivnosti AA, AB, Ac... e biti
iste i poto je A=N imamo
NAA=NBB=NCC=.... Radioaktivna ravnotea
U Pb
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
59/68
U PbSerije
Ovo jeradioaktivnaserija, u kojoj
uran (roditelj) setransformirakroz 14 koraka uolovo (ki).
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
60/68
A chain decay involves the radioactive decay of intermediateradioactive daughter atoms that eventually decay to stable
daughter such as the decay of238
U to206
Pb.
Radioactive Decay
Processes
U-Th-Pb serije (lanci) raspada
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
61/68
U Th Pb serije (lanci) raspada
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
62/68
Radioaktivna serija: Torijum 232
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
63/68
Radioaktivna serija: Torijum-232
Radioaktivna serija : Uran 238
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
64/68
Radioaktivna serija : Uran-238
Radioaktivna serija : Uran-235
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
65/68
Radioaktivna serija : Uran-235
Lanci raspada za U-238 i Th-232
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
66/68
p
Kvalitativna slika karte nuklida
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
67/68
Stabilni nuklidi su u dijagonali karte nuklida oko koje su nestabilninuklidi.
to su nuklidi dalje od dijagonale, to su vie nestabilni: imaju krae
periode polutaspada. Nuklidi sa jedne strane dijagonale su - emiteri, a oni sa druge
strane su + emiteri.
Teki nuklidi se raspadaju alfa raspadom i pretvaraju se u nuklidekoji su blii centralnoj liniji stabilnosti.
Egzotini raspadi: spontane fisije, p, ili n.
Karta nuklida sa periodom poluraspada
-
7/23/2019 5-Radioaktivni Raspad i Raioaktivne Serije
68/68