Articles

Hva er det som gjør et radioaktivt element ustabilt?


Beste svaret

Har du hørt om Wittgensteins stige? Forklaringsnivået avhenger av detaljnivået du ønsker å gå inn i. For eksempel kan du fortelle en toåring at de kom fra «mumie» s buk «, og det er OK, det er ikke galt, og så kalles stigen noen ganger» Løgner til barn «. Så her er min tur ved første trinn 🙂

Nøytroner er ustabile utenfor kjernen, og de kan ikke binde seg til hverandre på grunn av deres isospin egenskaper. Isospin involverer hovedegenskapen til kvarker kjent som «smak». En proton har motsatt nettosnurr til et nøytron, men disse partiklene kan binde seg til hverandre via kort rekkevidde grunnleggende interaksjoner som involverer deres kvarkstruktur og virtuelle kvarkantikvar interaksjoner. I dette miljøet kan proton og nøytron behandles som forskjellige tilstander av samme partikkel. Så de skifter begge karakter , nøytronen er nå stabil, og protonen begynner å samhandle . Nettobindingskraften er kortere enn rekkevidden, så i hovedsak kommer de «under radaren».

Du kan lese om det denne wiki: Isospin

Strukturen er mer kompleks enn elektroner rundt atomer, men egentlig er den samme slags skall modell, med knotter på. Med elektroner rundt atomer trenger du bare å redegjøre for konvensjonell elektronspinn, nuklear spinn ignoreres stort sett. Men med kjerner er det mange kroppsproblemet mer komplekst, med isospin og smaksinteraksjoner, ved minst. Smakstilstander kan muteres for å legge til dramaet, gå inn i den svake kraften, og dette unike miljøet er i høyeste grad sannsynlig , noe som resulterer i forskjellige forfallsmetoder i forskjellige kanaler.

Den grunnleggende sterke kraften er kort rekkevidde, men den genererer den totale kjernefysiske bindingen som rett og slett ikke klarer å avstøte lengre rekkevidde ved store kjernefysiske størrelser. Så vi kan si «Det er avstandene som er involvert» som å si at babyen kommer fra magen, og håper å være fornøyd med det.

Men basert på kommentarene i spørsmålet ditt, vil du ha neste trinn i stigen. Du vil vite mer om detaljene om ustabilitet på vei opp i størrelsene, og de magiske tallene. Men allerede skal du kunne se at det må være en ganske lineær balanse mellom nøytroner og protoner basert på isospin Dette er ikke ulikt kjemi, selv om klyngingen nær linjen i så fall skyldes elektronisk valensenergi.

Her er en versjon av det periodiske systemet jeg opprettet på en nettbrett! for å illustrere det en energiklynging, noe som gjør analogien:

Dette er informativt fordi det sammenlignes i ånden i det minste med de typiske atomstabilitetsdiagrammene . Det er usannsynlig å komme vekk fra linjen.

(En sideanvisning om stabilitet skjønt, de vertikale båndene som kalles oksidasjonstilstander i chemis prøve blir sannsynligvis bedre sett på som energigrenser enn energidaler eller bakketopper. Konseptet med stabilitet i kjemi er relativt, det tar vanligvis to til tango, selv om man er det termiske miljøet. Mens stabilitet i kjernefysikk er en første ordens effekt, bestemt av forfallssannsynlighet. )

Dessverre viser ikke kjernene så åpenbar periodisitet, men prinsippet om okkupasjonsgrenser er fortsatt relevant. Jeg er sikker på at noen vil legge ut atomkartet og noen av stabilitetsprinsippene mer detaljert. Men det er nok å si om en forfallsmodus avgir en positiv eller negativ ladning, er helt klart en funksjon av hvilken side av linjen du er på.

Svar

«Halveringstiden» gjør ikke » t betyr at atomet halverer seg selv. Det refererer til populasjonen av atomer som helhet: etter en halveringstid (6000 år når det gjelder karbon-14, 700 millioner år for U-235, ned til nanosekunder for veldig ustabil isotoper), vil halvparten av atomene i en prøve forfalle. Etter to halveringstider vil 3/4 av atomene forfalle. Etter tre er bare 1/8 igjen. Etter ti halveringstider (60 000 år i tilfelle C14 ), vil bare ett atom av tusen fremdeles forbli det det var.

Hva som skjer etter at det forfaller, avhenger av hva det forfaller til. De deler seg ikke i to. Ofte får eller mister de ett proton eller nøytron. I karbon 14 deler seg for eksempel et nøytron i et proton og et elektron (pluss et nøytrino). Den mister bare en liten, liten bit av massen, men fordi antall protoner endres, blir det nitrogen 14 i stedet. Nitrogen 14 er stabil: den vil aldri forfalle.

Massen er ikke virkelig tapt.Den blir båret bort som et elektron pluss en høyhastighets nøytrino. Massen av disse partiklene, pluss energien de bærer (fra den berømte E = mc ^ 2) samsvarer nøyaktig med massen som er gått tapt av det forfallende atomet. Men det » s mye, mindre enn halvparten; det er ikke hva halveringstiden betyr.

Noen av forfallsproduktene er i seg selv radioaktive og vil forfalle til en stabil form. Radioaktivt uran vil for eksempel ende opp som bly. den går fra 238 atommasseenheter til 207 (igjen, mer enn halvparten). Resten regnes med av de forskjellige partiklene som avgis, som går på vei rundt universet.

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert. Obligatoriske felt er merket med *