Articles

Wat maakt een radioactief element onstabiel?

Beste antwoord

Kent u de ladder van Wittgenstein? Het niveau van uitleg hangt af van het detailniveau dat u wilt Je kunt bijvoorbeeld een tweejarig kind vertellen dat ze uit de buik van “mama” kwamen, en dat is oké, het is niet verkeerd, en daarom wordt de ladder soms “Leugens voor kinderen” genoemd. Dus hier is mijn beurt bij de eerste trede 🙂

Neutronen zijn onstabiel buiten de kern, en ze kunnen niet aan elkaar binden vanwege hun isospin -eigenschappen. Isospin omvat de belangrijkste eigenschap van quarks die bekend staat als “smaak”. Een proton heeft een tegengestelde netto spin met een neutron, maar deze deeltjes kunnen aan elkaar binden via korte afstand fundamentele interacties met hun quarkstructuur en virtuele quark antiquark-interacties. In deze omgeving kunnen het proton en neutron worden behandeld als verschillende toestanden van hetzelfde deeltje. Dus veranderen ze allebei van karakter , het neutron is nu stabiel en het proton begint te communiceren . De netto bindende kracht is kleiner dan de ladingafstotingen, dus in wezen komen ze “onder de radar” terecht.

Je kunt erover lezen op deze wiki: Isospin

De structuur is complexer dan elektronen rond atomen, maar in wezen is het dezelfde soort schaal -model, met knoppen erop. Met elektronen rond atomen hoef je alleen rekening te houden met conventionele elektronspin, de nucleaire spin wordt grotendeels genegeerd. Maar met kernen is het veel-lichaamsprobleem complexer, met isospin- en smaakinteracties, bij minst. Smaakstaten zijn veranderlijk om toe te voegen aan het drama, voer de zwakke kracht in, en deze unieke omgeving is in hoge mate probabilistisch , resulterend in verschillende modi van verval in verschillende kanalen.

De fundamentele sterke kracht is van korte afstand, maar genereert de algehele nucleaire binding die eenvoudigweg niet voldoet aan de ladingsafstotingen op langere afstand bij grote nucleaire maten. We kunnen dus zeggen “Het zijn de betrokken afstanden” alsof we zeggen dat de baby uit de buik van mama komt, en we hopen daar tevreden mee te zijn.

Maar op basis van de opmerkingen in je vraag, wil je de volgende sport in de ladder. Je wilt meer weten over de details van instabiliteit op weg naar boven, en de magische getallen. Maar je zou al moeten kunnen zien dat er een redelijk lineaire balans moet zijn tussen neutronen en protonen op basis van isospin Dit is niet anders dan chemie, hoewel in dat geval de clustering dicht bij de lijn het gevolg is van elektronische valentie-energie.

Hier is een versie van het periodiek systeem dat ik op een tablet heb gemaakt! om het te illustreren een energieclustering, wat de analogie maakt:

Dit is informatief omdat het in wezen vergelijkbaar is met de typische nucleaire stabiliteitskaarten . Wegkomen van de lijn is onwaarschijnlijk.

(Een kanttekening over stabiliteit, de verticale banden worden oxidatietoestanden genoemd in chemis proberen worden waarschijnlijk beter gezien als energiegrenzen dan energiedalen of heuveltoppen. Het concept van stabiliteit in de chemie is relatief, er zijn er meestal twee nodig voor de tango, zelfs als het de thermische omgeving is. Terwijl stabiliteit in de kernfysica een eerste orde effect is, zoals bepaald door de kans op verval. )

Helaas vertonen de kernen niet zon duidelijke periodiciteit, maar het principe van bezettingsgrenzen is nog steeds relevant. Ik weet zeker dat iemand de nucleaire kaart en enkele stabiliteitsprincipes in meer detail zal posten. Maar het volstaat te zeggen of een vervalmodus een positieve of negatieve lading afgeeft, duidelijk een functie is van aan welke kant van de lijn u zich bevindt.

Antwoord

De “halfwaardetijd” doet dat niet. t betekent dat het atoom zichzelf blijft halveren. Het verwijst naar de populatie van atomen als geheel: na een halfwaardetijd (6.000 jaar in het geval van koolstof-14, 700 miljoen jaar in het geval van U-235, tot nanoseconden voor zeer onstabiele isotopen), zal de helft van de atomen in een monster vervallen. Na twee halfwaardetijden vervalt 3/4 van de atomen. Na drie blijft er slechts 1/8 over. Na tien halfwaardetijden (60.000 jaar in het geval van C14 ), blijft slechts één op de duizend atomen over zoals het was.

Wat er gebeurt nadat het vervalt, hangt af van waar het in vervalt. Ze splitsen niet in tweeën. Meestal winnen of verliezen ze één proton of neutron. In koolstof 14 splitst een neutron zich bijvoorbeeld in een proton en een elektron (plus een neutrino). Het verliest slechts een heel klein beetje van zijn massa, maar omdat het aantal protonen verandert, wordt het stikstof 14. Stikstof 14 is stabiel: het zal nooit vergaan.

De massa gaat niet echt verloren.Het wordt meegevoerd als een elektron plus een snelle neutrino. De massa van die deeltjes, plus de energie die ze dragen (van de beroemde E = mc ^ 2), komt exact overeen met de massa die verloren gaat door het rottende atoom. s veel, veel minder dan de helft; dat is niet wat halveringstijd betekent.

Sommige van de vervalproducten zijn zelf radioactief en zullen vervallen tot een stabiele vorm. Radioactief uranium zal bijvoorbeeld eindigen als lood. In het proces, het gaat van 238 atomaire massa-eenheden tot 207 (wederom meer dan de helft). De rest komt voor rekening van de verschillende deeltjes die worden afgegeven, die hun weg door het universum voortzetten.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *