Articles

Co powoduje, że pierwiastek radioaktywny jest niestabilny?


Najlepsza odpowiedź

Czy słyszałeś o drabinie Wittgensteina? Poziom wyjaśnienia zależy od poziomu szczegółowości, który chcesz na przykład można powiedzieć dwulatkowi, że przyszedł z brzuszka „mumii” i to jest w porządku, nie jest źle, dlatego drabinę czasami nazywa się „kłamstwem dzieciom”. Oto moja kolej na pierwszy szczebel 🙂

Neutrony są niestabilne poza jądrem i nie mogą wiązać się ze sobą ze względu na ich isospin . Izospin obejmuje główną właściwość kwarków zwaną „aromatem”. Proton ma odwrotny spin netto do neutronu, ale cząsteczki te mogą wiązać się ze sobą poprzez krótki zasięg podstawowe interakcje obejmujące ich strukturę kwarków i wirtualne kwarki i antykwarki. W takim środowisku proton i neutron można traktować jako różne stany tej samej cząstki. Więc oboje zmieniają znak , neutron jest teraz stabilny, a proton zaczyna oddziaływać . Siła wiązania netto ma mniejszy zasięg niż odpychanie ładunku, więc w gruncie rzeczy dostają się „pod radar”.

Możesz o tym przeczytać na tej wiki: Izospin

Struktura jest bardziej złożona niż elektrony wokół atomów, ale zasadniczo jest taka sama rodzaj muszli , z założonymi gałkami. W przypadku elektronów wokół atomów wystarczy uwzględnić zwykły spin elektronów, spin jądrowy jest w dużej mierze ignorowany. Ale w przypadku jąder problem wielu ciał jest bardziej złożony, z interakcjami izospiny i smaku najmniej. Stany smakowe są zmienne, aby dodać je do dramatu, wkroczyć w słabą siłę, a to wyjątkowe środowisko jest wysoce probabilistyczne , co skutkuje różnymi trybami rozpadu w różnych kanałach.

Podstawową silną siłą jest krótki zasięg, ale generuje ona ogólne wiązanie jądrowe, które po prostu zawodzi w odpychaniu ładunków o dużym zasięgu przy rozmiary. Możemy więc powiedzieć „chodzi o odległości”, na przykład powiedzieć, że dziecko pochodzi z brzucha mamy i mamy nadzieję, że będziemy z tego zadowoleni.

Ale na podstawie komentarzy w Twoim pytaniu chcesz, aby następny szczebel w drabinie. Chcesz dowiedzieć się więcej o szczegółach niestabilności przy zwiększaniu rozmiarów i magicznych liczbach. Ale już powinieneś być w stanie zobaczyć, że musi istnieć dość liniowa równowaga między neutronami i protonami w oparciu o izospin Nie różni się to od chemii, chociaż w tym przypadku skupianie się w pobliżu linii jest spowodowane elektronową energią walencyjną.

Oto wersja układu okresowego, który stworzyłem na tablecie! aby to zilustrować grupowanie energii, co daje analogię:

Jest to pouczające, ponieważ przynajmniej w duchu porównuje się z typowymi wykresami stabilności jądrowej . Ucieczka z linii jest nieprawdopodobna.

(Uwaga dodatkowa na temat stabilności, pionowe pasma zwane stanami utleniania w chemii próby są prawdopodobnie lepiej postrzegane jako granice energii niż doliny energii lub szczyty wzgórz. Pojęcie stabilności w chemii jest względne, zwykle do tanga potrzeba dwojga, nawet jeśli jedno jest środowiskiem termicznym. Natomiast stabilność w fizyce jądrowej jest efektem pierwszego rzędu, określanym przez prawdopodobieństwo rozpadu. )

Niestety jądra nie wykazują tak oczywistej okresowości, ale zasada granic zajętości jest nadal aktualna. Jestem pewien, że ktoś bardziej szczegółowo opublikuje mapę nuklearną i niektóre zasady stabilności. Ale wystarczy powiedzieć, czy tryb zaniku emituje ładunek dodatni czy ujemny, jest wyraźnie funkcją tego, po której stronie linii się znajdujesz.

Odpowiedź

„Okres półtrwania” nie t oznacza, że ​​atom wciąż zmniejsza się o połowę. Odnosi się to do populacji atomów jako całości: po jednym okresie półtrwania (6000 lat w przypadku węgla-14, 700 milionów lat w przypadku U-235, aż do nanosekund w przypadku bardzo niestabilnych izotopów), połowa atomów w próbce ulegnie rozpadowi. Po dwóch okresach półtrwania 3/4 atomów ulegnie rozpadowi. Po trzech pozostaje tylko 1/8. Po dziesięciu okresach półtrwania (60 000 lat w przypadku C14 ), tylko jeden atom na tysiąc pozostanie tym, czym był.

To, co się stanie po rozpadzie, zależy od tego, na co się rozpadnie. Nie pękają na pół. Najczęściej zyskują lub tracą jeden proton lub neutron. Na przykład w węglu 14 neutron rozszczepia się na proton i elektron (plus neutrino). Traci tylko malutki kawałek swojej masy, ale ze względu na zmianę liczby protonów staje się azotem 14. Azot 14 jest stabilny: nigdy się nie rozpadnie.

Masa tak naprawdę nie jest tracona.Jest przenoszony jako elektron plus szybkie neutrino. Masa tych cząstek plus energia, którą one przenoszą (ze słynnego E = mc ^ 2) dokładnie odpowiadają masie utraconej przez rozpadający się atom. to dużo, dużo mniej niż połowa; „Nie to oznacza okres półtrwania.

Niektóre produkty rozpadu są same radioaktywne i rozpadną się w stabilną formę. Na przykład radioaktywny uran stanie się ołowiem. W trakcie tego procesu, zmienia się z 238 atomowych jednostek masy do 207 (znowu ponad połowę). Resztę stanowią różne wydzielane cząstki, które krążą wokół wszechświata.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *