Articles

Čím to je, že radioaktivní prvek je nestabilní?


Nejlepší odpověď

Slyšeli jste o Wittgensteinově žebříčku? Úroveň vysvětlení závisí na požadované úrovni podrobností například jít do dvouletého dítěte, že pocházelo z „mumie“ na bříšku, a to je v pořádku, není to špatné, a proto se žebřík někdy nazývá „Lži dětem“. Takže tady je moje cesta na první příčku 🙂

Neutrony jsou nestabilní mimo jádro a nemohou se navzájem vázat kvůli jejich vlastnosti isospin . Isospin zahrnuje hlavní vlastnost kvarků známou jako „příchuť“. Proton má protější síťový spin než neutron, ale tyto částice se mohou navzájem vázat prostřednictvím krátké vzdálenosti základní interakce zahrnující jejich strukturu kvarku a interakce s antikvarkem virtuálního kvarku. V tomto prostředí lze proton a neutron považovat za různé stavy stejné částice. Takže oba změní charakter , neutron je nyní stabilní a proton začne interagovat . Čistá vazebná síla je menšího rozsahu než odpuzování náboje, takže se v podstatě dostanou „pod radar“.

Můžete si o tom přečíst na této wiki: Isospin

Struktura je složitější než elektrony kolem atomů, ale v podstatě je stejná druh shellu model se zapnutými knoflíky. S elektrony kolem atomů musíte počítat pouze s konvenčním elektronovým spinem, jaderný spin je z velké části ignorován. Ale s jádry je mnoho problémů s tělem složitější, s interakcemi isospinu a příchuti, nejméně. Stavy chutí lze měnit, aby se přidaly k dramatu, vstoupily do slabé síly a toto jedinečné prostředí je vysoce pravděpodobnostní , což má za následek různé způsoby rozpadu v různých kanálech.

Základní silná síla je na krátkou vzdálenost, ale generuje celkovou jadernou vazbu, která jednoduše selhává v odpuzování náboje na delší vzdálenost u velké jaderné energie. velikosti. Můžeme tedy říci „Jedná se o dané vzdálenosti“, jako když říkáte, že dítě pochází z bříška maminky, a doufáme, že s tím budete spokojeni.

Ale na základě komentářů ve vaší otázce chcete další příčku v žebříku. Chcete se dozvědět více podrobností o nestabilitě při zvyšování velikostí a magických číslech. Ale už byste měli vidět, že mezi neutrony a protony na základě isospinu musí existovat poměrně lineární rovnováha. To není na rozdíl od chemie, i když v takovém případě je shlukování blízko linie způsobeno elektronickou valenční energií.

Zde je verze Periodické tabulky, kterou jsem vytvořil na tabletu! shlukování energie, které vytváří analogii:

Toto je informativní, protože se v duchu srovnává alespoň s typickými grafy jaderné stability . Únik z řady je nepravděpodobný.

(Poznámka ke stabilitě, vertikální pásma zvaná oxidační stavy v chemis zkuste je pravděpodobně lépe vnímat jako energetické hranice než energetické údolí nebo vrcholy kopců. Koncept stability v chemii je relativní, k tangu obvykle trvá dva, i když jedním je tepelné prostředí. Zatímco stabilita v jaderné fyzice je efektem prvního řádu, jak je určeno pravděpodobností rozpadu. )

Jádra bohužel nevykazují tak zjevnou periodicitu, ale princip hranic obsazení je stále relevantní. Jsem si jist, že někdo zveřejní jaderný graf a některé principy stability podrobněji. Postačí však říci, zda režim rozpadu vyzařuje kladný nebo záporný náboj, je zjevně funkcí, na které straně čáry se nacházíte.

Odpověď

„Poločas rozpadu“ není Znamená to, že atom se stále snižuje na polovinu. Vztahuje se na populaci atomů jako celek: po jednom poločasu rozpadu (6000 let v případě uhlíku 14, 700 milionů let pro U-235, až na nanosekundy pro velmi nestabilní izotopy), polovina atomů ve vzorku se rozloží. Po dvou poločasech se rozpadnou 3/4 atomů. Po třech zbývá jen 1/8. Po deseti poločasech (60 000 let v případě C14 ), pouze jeden atom z tisíce zůstane tím, čím byl.

Co se stane, když se rozpadne, závisí na tom, na co se rozpadne. Nerozdělují se na polovinu. Nejčastěji získávají nebo ztrácejí jeden proton nebo neutron. Například na uhlíku 14 se neutron štěpí na proton a elektron (plus neutrino). Ztrácí jen nepatrný kousek své hmoty, ale protože se mění počet protonů, stává se místo toho dusíkem 14. Dusík 14 je stabilní: nikdy se nerozpadne.

Hmotnost skutečně není ztracena.Je „unesen jako elektron plus vysokorychlostní neutrino. Hmotnost těchto částic plus energie, kterou nesou (ze slavného E = mc ^ 2), přesně odpovídají hmotnosti ztracené rozpadajícím se atomem. Ale ono“ je mnohem, mnohem méně než polovina; to není to, co znamená poločas rozpadu.

Některé produkty rozpadu jsou samy o sobě radioaktivní a budou se rozkládat do stabilní formy. Například radioaktivní uran skončí jako olovo. jde z 238 atomových hmotnostních jednotek na 207 (opět více než polovina). Zbytek připadá na různé vydávané částice, které se pohybují po vesmíru.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *