Articles

Vad är det som gör ett radioaktivt element instabilt?


Bästa svaret

Har du hört talas om Wittgensteins stege? Förklaringsnivån beror på vilken detaljnivå du vill ha att gå in på. Till exempel kan du berätta för en tvååring att de kom från ”mamma” s mage ”, och det är OK, det är inte fel, och så kallas stegen ibland” lögner till barn ”. Så här är mitt steg vid första steget 🙂

Neutroner är instabila utanför kärnan, och de kan inte binda till varandra på grund av deras isospin -egenskaper. Isospin involverar huvudegenskapen hos kvarker som kallas ”smak”. En proton har motsatt nettosnurrning till en neutron, men dessa partiklar kan bindas till varandra via kort räckvidd grundläggande interaktioner som involverar deras kvarkstruktur och virtuella kvarkantikarkinteraktioner. I denna miljö kan protonen och neutronen behandlas som olika tillstånd av samma partikel. Så de ändrar båda karaktär , neutronen är nu stabil och protonen börjar interagera . Nettobindningskraften är kortare räckvidd än laddningsavstötningarna, så i grund och botten kommer de ”under radaren”.

Du kan läsa om den här wiki: Isospin

Strukturen är mer komplex än elektroner runt atomer, men i princip är den samma typ av skal -modell, med knoppar på. Med elektroner runt atomer behöver du bara redogöra för konventionell elektronsnurr, nukleär snurr ignoreras till stor del. Men med kärnor är många kroppsproblem mer komplexa, med isospin och smakinteraktioner, vid minst. Smakstillstånd kan förändras för att lägga till drama, komma in i den svaga kraften, och den här unika miljön är mycket probabilistisk , vilket resulterar i olika sätt att förfalla i olika kanaler.

Den grundläggande starka kraften är kort räckvidd, men den genererar den övergripande kärnkraftsbindningen som helt enkelt misslyckas med avstötningar från längre räckvidd vid stora storlekar. Så vi kan säga ”Det är avstånden som är inblandade” som att säga att barnet kommer från mummans mage, och hoppas bli nöjd med det.

Men baserat på kommentarerna i din fråga vill du ha nästa steg i stegen. Du vill veta mer om detaljerna om instabilitet på vägen upp i storlekarna och de magiska siffrorna. Men redan borde du kunna se att det måste finnas en ganska linjär balans mellan neutroner och protoner baserat på isospin Detta är inte olikt kemi, även om klustringen nära linjen beror på elektronisk valensenergi.

Här är en version av det periodiska systemet jag skapade på en surfplatta! för att illustrera det energikluster, vilket gör analogin:

Detta är informativt eftersom det i andan jämförs åtminstone med de typiska kärnkraftsstabilitetsdiagrammen . Att komma bort från linjen är osannolikt.

(En sidoanteckning om stabilitet men de vertikala banden som kallas oxidationstillstånd i kemi försök ses troligen bättre som energigränser än energidalar eller kulle. Begreppet stabilitet i kemi är relativt, det tar vanligtvis två till tango, även om en är den termiska miljön. Medan stabilitet i kärnfysik är en första ordens effekt, bestämd av sönderfallssannolikhet. )

Tyvärr visar kärnorna inte så uppenbar periodicitet men principen om beläggningsgränser är fortfarande relevant. Jag är säker på att någon kommer att lägga ut kärnkraftsdiagrammet och några av stabilitetsprinciperna mer detaljerat. Men det räcker med att säga om ett förfallsläge avger en positiv eller negativ laddning är helt klart en funktion av vilken sida av linjen du befinner dig på.

Svar

”Halveringstiden” gör inte ” t betyder att atomen fortsätter att halvera sig själv. Det hänvisar till befolkningen av atomer som helhet: efter en halveringstid (6000 år när det gäller kol-14, 700 miljoner år för U-235, ner till nanosekunder för mycket instabil isotoper), hälften av atomerna i ett prov kommer att sönderfalla. Efter två halveringstider kommer sönderfall av 3/4 av atomerna. Efter tre är det bara 1/8 kvar. Efter tio halveringstider (60 000 år när det gäller C14 ), bara en atom av tusen kommer fortfarande att förbli vad den var.

Vad som händer efter att den förfaller beror på vad den förfaller till. De delas inte i mitten. Oftast får eller förlorar de en proton eller neutron. I kol 14 delar sig till exempel en neutron i en proton och en elektron (plus en neutrino). Det förlorar bara en liten, liten bit av sin massa, men eftersom antalet protoner förändras blir det istället kväve 14. Kväve 14 är stabilt: det kommer aldrig att förfalla.

Massan är inte riktigt förlorad.Den transporteras bort som en elektron plus en höghastighetsneutrino. Massan av dessa partiklar, plus den energi som de bär (från den berömda E = mc ^ 2) matchar exakt massan som förlorats av den förfallna atomen. Men den ” s mycket, mycket mindre än hälften; det är inte vad halveringstiden betyder.

En del av förfallsprodukterna är själva radioaktiva och kommer att förfalla till en stabil form. Radioaktivt uran, till exempel, kommer att hamna som bly. I processen, den går från 238 atommasseenheter till 207 (återigen mer än hälften). Resten redovisas av de olika partiklar som avges, som går på väg runt universum.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras. Obligatoriska fält är märkta *