Skip to content

Kr贸tki wst臋p do fizyki j膮drowej

W artykule

XIX wiek w fizyce nale偶a艂 do elektromagnetyzmu i wa偶nych odkry膰, kt贸re pozwoli艂y na bardzo szybki rozw贸j techniki. Podbudowani wielkimi sukcesami w tworzeniu coraz dok艂adniejszych teorii fizycy nie zwalniali tempa. Ju偶 na pocz膮tku XX wieku nast膮pi艂 rozkwit fizyki j膮drowej. Pr贸ba opisu 艣wiata mikroskopowego zdawa艂a si臋 jednak tworzy膰 wi臋cej pyta艅 ni偶 odpowiedzi. Nieustaj膮ca ciekawo艣膰 i geniusz wielu ludzi z ca艂ego 艣wiata pozwoli艂y na przynajmniej cz臋艣ciowe poznanie, tego, co niewidzialne. W dzisiejszym wpisie poznamy 艣wiat atom贸w, do kt贸rego dotar艂a klasyczna fizyka j膮drowa. G艂臋biej poprowadzi nas ju偶 tylko wci膮偶 rozwijana fizyka kwantowa, ale o tym mo偶e innym razem鈥

J膮dro atomowe 鈥 masywne centrum atomu

O istnieniu atom贸w (ma艂ych niepodzielnych cz膮stek buduj膮cych materi臋) przekonani byli ju偶 staro偶ytni filozofowie greccy. Do pocz膮tk贸w XX w. nie wiedzieli艣my jednak, czym taki atom tak naprawd臋 jest. Dopiero zaproponowane przez Ernesta Rutherforda w 1911 r. wyja艣nienie wynik贸w ciekawego eksperymentu pozwoli艂o na g艂臋bsze zrozumienie istoty tego elementu materii. 

Problemy modelu atomu Thomsona

Przed teori膮 Rutherforda obowi膮zywa艂 model opracowany przez Josepha Thomsona 鈥 odkrywcy elektronu. Nazywano go modelem ciasta z rodzynkami. Wed艂ug niego atom mia艂 si臋 sk艂ada膰 z ujemnie na艂adowanych cz膮stek (elektron贸w) otoczonych dodatnio na艂adowan膮 przestrzeni膮. Masa ca艂ego atomu by艂aby roz艂o偶ona r贸wnomiernie w ca艂ej tej przestrzeni.

Fizycy lubi膮 wszystko kwestionowa膰, wi臋c Rutherford wymy艣li艂 eksperyment pozwalaj膮cy na weryfikacj臋 obowi膮zuj膮cego modelu atomu. Wystrzeliwa艂 on w kierunku cienkiej folii wykonanej ze z艂ota cz膮stki alfa. O samych cz膮stkach alfa powiemy p贸藕niej. Zreszt膮 Rutherford te偶 nie mia艂 poj臋cia, czym s膮, ale potrafi艂 je wykorzysta膰. Wiedzia艂, 偶e s膮 one na艂adowane dodatnio i na pewno mniejsze od atom贸w z艂ota, ale na tyle masywne, aby ich ruch nie by艂 zak艂贸cany przez pojedyncze, drobne elektrony. Je偶eli model Thomsona by艂 prawdziwy, to cz膮stki alfa powinny przelatywa膰 prosto przez foli臋 i traci膰 jedynie cz臋艣膰 swojej energii. Tak si臋 jednak nie dzia艂o.

Fizyka j膮drowa - model atomu Thomsona i przewidywany przelot cz膮stek alfa

Ryc. 1. Model atomu Thomsona i przewidywany przelot cz膮stek alfa

Rutherford obserwowa艂 znacz膮ce odchylenia toru ruchu cz膮stek alfa. Zdarza艂y si臋 nawet takie cz膮stki, kt贸re powraca艂y w kierunku, z kt贸rego przyby艂y. Wyniki eksperymentu by艂y niezwyk艂e. Wygl膮da艂o to tak, jakby malutkie cz膮stki zderza艂y si臋 z czym艣 niezwykle masywnym i posiadaj膮cym dodatni 艂adunek elektryczny. 

Innowacyjny model atomu Rutherforda

Zaskakuj膮ce wyniki swojego eksperymentu Rutherford spr贸bowa艂 wyja艣ni膰 nowym konceptem 鈥 istnieniem j膮dra atomowego. Uzna艂, 偶e musi by膰 w nim skupiona ca艂a masa i 艂adunek dodatni atomu. Wtedy takie zderzenie cz膮stki alfa i j膮dra atomowego przypomina艂oby zderzenie pi艂ki tenisowej i szafy. Nic dziwnego, 偶e pewne cz膮stki dos艂ownie odbija艂y si臋 od folii wykonanej ze z艂ota.

Fizyka j膮drowa - model atomu Rutherforda i obserwowany eksperymentalnie przelot cz膮stek alfa

Ryc 2. Model atomu Rutherforda i obserwowany eksperymentalnie przelot cz膮stek alfa

Teoria Rutherforda zosta艂a szybko przyj臋ta i rozwini臋ta przez Nielsa Bohra w 1913 r. Wok贸艂 dodatnio na艂adowanego j膮dra atomowego kr膮偶y艂y po orbitach elektrony. Bohr wyja艣ni艂 ruch elektron贸w si艂膮 przyci膮gania elektrostatycznego w analogii do ruchu planet w Uk艂adzie S艂onecznym i dzia艂aj膮cej si艂y grawitacji. Aparat matematyczny Bohra doskonale przewidywa艂 budow臋 najprostszego z atom贸w 鈥 wodoru. Kolejne badania pozwoli艂y Rutherfordowi w 1918 r. na odkrycie protonu (niepodzielnej cz膮stki obdarzonej 艂adunkiem dodatnim), co dodatkowo doprecyzowa艂o budow臋 j膮dra atomowego. Ostatni膮 brakuj膮c膮 cegie艂k臋 do opisu atomu do艂o偶y艂 w 1932 r. James Chadwick, odkrywaj膮c neutron (niepodzieln膮 cz膮stk臋 o zerowym 艂adunku elektrycznym).

Fizyka j膮drowa - model atomu Bohra

Ryc. 3. Model atomu Bohra

Od tego czasu atom przedstawiano jako masywne, kuliste j膮dro zbudowane z proton贸w i neutron贸w oraz kr膮偶膮cych wok贸艂 niego elektron贸w po swoich ustalonych orbitach. Protony i neutrony wsp贸lnie nazwano nukleonami. Pami臋tajmy jednak, 偶e fizyka nigdy nie opisuje bezpo艣rednio rzeczywisto艣ci, a jedynie podaje modele mniej lub bardziej z ni膮 zgodne. Jak pokazuje historia, ka偶da 艣wietna teoria mo偶e by膰 obalona przez jedn膮 niezgodn膮 obserwacj臋. Dzi艣 wiemy, 偶e to co mia艂o by膰 ju偶 niepodzielne, jednak dzieli si臋 na mniejsze elementy. Nukleony rozdzielono na buduj膮ce je kwarki, natomiast orbity elektronowe zast膮piono rozmytymi pow艂okami elektronowymi (orbitalami), kt贸re mo偶emy wyja艣ni膰 dzi臋ki zjawiskom kwantowym. Na razie nie b臋dziemy jednak zag艂臋bia膰 si臋 w szczeg贸艂y. Wystarczy nam cz臋艣ciowy opis atomu ustalony na pocz膮tku XX w.

Orbitale atomowe wodoru okre艣laj膮ce mo偶liwe po艂o偶enie elektronu na r贸偶nych pow艂okach elektronowych wok贸艂 j膮dra

Ryc. 4. Orbitale atomowe wodoru okre艣laj膮ce mo偶liwe po艂o偶enie elektronu na r贸偶nych pow艂okach elektronowych wok贸艂 j膮dra

Izotopy 鈥 takie same, a jednak inne

Wiemy ju偶, 偶e j膮dro atomowe sk艂ada si臋 z proton贸wneutron贸w 鈥 s膮 one zwi膮zane ze sob膮 si艂ami j膮drowymi. Mo偶emy sobie wyobra偶a膰 r贸偶ne kombinacje liczby tych proton贸w i neutron贸w. Je偶eli we藕miemy jeden proton, to uzyskamy najbardziej podstawowy z pierwiastk贸w 鈥 wod贸r. Je偶eli we藕miemy dwa protony i jeden neutron, to utworzymy hel. Ka偶dy znany nam pierwiastek chemiczny r贸偶ni si臋 od innych liczb膮 proton贸w w swoim j膮drze. Nie istniej膮 dwa r贸偶ne pierwiastki, kt贸re mia艂yby tak膮 sam膮 liczb臋 proton贸w. 

neutronami jest nieco inaczej. Liczba tych cz膮stek w j膮drze nie charakteryzuje bezpo艣rednio danego pierwiastka i nie jest szczeg贸lnie okre艣lona. 

Wr贸膰my do wodoru. Wiemy, 偶e w jego j膮drze jest tylko jeden proton, ale po do艂膮czeniu do niego kolegi 鈥 neutronu, wci膮偶 b臋dziemy mieli wod贸r鈥 tylko troch臋 inny. Co wi臋cej, dodanie dw贸ch neutron贸w do protonu r贸wnie偶 jest mo偶liwe 鈥 nadal b臋dziemy mieli do czynienia z wodorem. Wszystkie te wodory maj膮 takie same w艂a艣ciwo艣ci chemiczne, ale inne w艂a艣ciwo艣ci fizyczne. M贸wimy, 偶e s膮 to izotopy danego pierwiastka. Dla wodoru nadano im szczeg贸lne nazwy: prot, deuter i tryt (j膮dra kolejno z zerem, jednym i dwoma neutronami).

Schemat przedstawiaj膮cy trzy izotopy wodoru

Ryc. 5. Trzy izotopy wodoru

Ka偶dy pierwiastek, jaki znajdziemy w uk艂adzie okresowym, mo偶e mie膰 wiele swoich izotop贸w o r贸偶nych liczbach neutron贸w. Takie dodawanie neutron贸w nie mo偶e jednak trwa膰 w niesko艅czono艣膰. Im wi臋ksza liczba nukleon贸w w j膮drze, tym mniejsza jego stabilno艣膰, co skutkuje tym, 偶e j膮dra ze zbyt du偶膮 liczb膮 neutron贸w w og贸le nie b臋d膮 mog艂y by膰 stworzone. Kwesti臋 stabilno艣ci j膮der atomowych rozwiniemy w nast臋pnym punkcie.

Formalnie do zapisu postaci j膮dra atomowego dowolnego pierwiastka X u偶ywamy liczb atomowych i masowych: ^A_{Z}X

  • Liczb臋 atomow膮 oznaczmy jako Z 鈥 jest ona r贸wna liczbie proton贸w w j膮drze.
  • Liczb臋 masow膮 oznaczmy jako A 鈥 jest ona r贸wna liczbie nukleon贸w w j膮drze.

Rozpad promieniotw贸rczy 鈥 czy co艣 jest trwa艂e?

Je偶eli we藕miemy dwie pr贸bki: jedn膮 z pewn膮 mas膮 izotopu w臋gla12C, a drug膮 z pewn膮 mas膮 izotopu w臋gla14C i obie zamkniemy w tych samych izolowanych warunkach, to mo偶emy zaobserwowa膰 co艣 ciekawego. Po pewnym czasie w drugiej pr贸bce oka偶e si臋, 偶e jest mniej w臋gla14C ni偶 pocz膮tkowo. Za to odnajdziemy dodatkowe izotopy azotu14N. Sk膮d ta zmiana? Dlaczego w pierwszej pr贸bce nic si臋 nie zmieni艂o, a w drugiej tak? Odpowied藕 jest bardzo prosta 鈥 min臋艂o za ma艂o czasu. Gdyby poczeka膰 jeszcze d艂u偶ej, to i w pierwszej pr贸bce cz臋艣膰 w臋gla12C r贸wnie偶 by znikn臋艂a. Problem w tym, 偶e czekanie d艂u偶ej ni偶 obecnie szacowany wiek Wszech艣wiata (14 mld lat) to ma艂o atrakcyjne zaj臋cie. 

Wszystkie izotopy ka偶dego pierwiastka ulegaj膮 rozpadom promieniotw贸rczym. Ka偶dy izotop mo偶e charakteryzowa膰 si臋 jednak w艂asnym okresem po艂owicznego rozpadu.

Prawo rozpadu promieniotw贸rczego

Okres po艂owicznego rozpadu (czas po艂owicznego rozpadu) 鈥 czas, po kt贸rym po艂owa pocz膮tkowej liczby j膮der izotopu promieniotw贸rczego ulega rozpadowi.

Prawo rozpadu promieniotw贸rczego wyra偶a wz贸r:

N_{(t)}=N_0 \cdot (\frac{1}{2})^{\frac{t}{T_{1/2}}}

N(_t) 鈥 pozosta艂a w pr贸bce liczba j膮der promieniotw贸rczych,

N_0 鈥 pocz膮tkowa liczba j膮der promieniotw贸rczych w pr贸bce,

T_{1/2} 鈥 okres po艂owicznego rozpadu,

t 鈥 czas, jaki up艂yn膮艂.

Inn膮 postaci膮 tego prawa jest wz贸r:

N_{(t)}=N_0 \cdot e^{-\lambda t}

\lambda=\frac{ln2}{T_{1/2}} 鈥 sta艂a rozpadu.

Wykres zale偶no艣ci liczby pozosta艂ych j膮der promieniotw贸rczych w stosunku do pocz膮tkowej liczby tych j膮der od czasu

Ryc. 6. Wykres zale偶no艣ci liczby pozosta艂ych j膮der promieniotw贸rczych w stosunku do pocz膮tkowej liczby tych j膮der od czasu

W praktyce nie ma sensu m贸wi膰 o okresach po艂owicznego rozpadu wi臋kszych ni偶 700 milion贸w lat. Dlatego wszystkie izotopy pierwiastk贸w, kt贸re maj膮 tak du偶y czas po艂owicznego rozpadu nazywamy stabilnymi
Izotop w臋gla12C jest stabilny i nie zauwa偶ymy zachodzenia jego rozpad贸w promieniotw贸rczych. Inna sprawa ma si臋 z izotopem w臋gla14C. Jego okres po艂owicznego rozpadu wynosi oko艂o 5700 lat. Oznacza to, 偶e po tym czasie w badanej pr贸bce pozostanie po艂owa pocz膮tkowej liczby j膮der tego izotopu w臋gla (druga po艂owa uleg艂a rozpadowi). Nale偶y jednak pami臋ta膰, 偶e rozpad promieniotw贸rczy ma charakter probabilistyczny (statystyczny). Prawo rozpadu promieniotw贸rczego dzia艂a dla du偶ych pr贸bek sk艂adaj膮cych si臋 z wielu izotop贸w promieniotw贸rczych. Pojedyncze j膮dro takiego izotopu mo偶e w ka偶dej sekundzie rozpa艣膰 si臋 lub nie 鈥 proces ten jest ca艂kowicie losowy. Dopiero dla du偶ej liczby takich j膮der mo偶emy zaobserwowa膰 regularno艣膰 zachodzenia tych rozpad贸w.

Tabela j膮der izotop贸w promieniotw贸rczych

Ryc. 7. Tabela j膮der izotop贸w promieniotw贸rczych

Powy偶szy wykres obrazuje czas po艂owicznego rozpadu dla wszystkich znanych pierwiastk贸w i ich izotop贸w (N 鈥 liczba neutron贸w, Z 鈥 liczba proton贸w). Okres po艂owicznego rozpadu mo偶e wynosi膰 od nanosekund (j膮dra bardzo nietrwa艂e) do ponad bilion贸w lat (j膮dra bardzo stabilne).

Aktywno艣膰 promieniotw贸rcza

Zamiast m贸wi膰 o ilo艣ci pozosta艂ych w pr贸bce j膮der promieniotw贸rczych, mo偶emy pos艂u偶y膰 si臋 inn膮 wielko艣ci膮 鈥 aktywno艣ci膮 藕r贸d艂a. Opisuje ona ten sam proces, co prawo rozpadu promieniotw贸rczego, ale skupia si臋 na intensywno艣ci i szybko艣ci zachodzenia rozpad贸w promieniotw贸rczych. Dzi臋ki temu uzyskujemy jako艣ciowy opis zagro偶enia wynikaj膮cego z danej pr贸bki promieniotw贸rczej. Im wi臋ksza aktywno艣膰 藕r贸d艂a, tym cz臋艣ciej zachodz膮 w nim rozpady promieniotw贸rcze i emitowane jest szkodliwe promieniowanie.

Aktywno艣膰 promieniotw贸rcza 鈥 to iloraz liczby rozpad贸w \Delta t j膮der promieniotw贸rczych do czasu t, w kt贸rym te rozpady zasz艂y.

艢rednia aktywno艣膰 藕r贸d艂a jest r贸wna:

A=\frac{|\Delta N|}{\Delta t}

Zale偶no艣膰 aktywno艣ci promieniotw贸rczej od czasu dla danego 藕r贸d艂a promieniotw贸rczego wyra偶a poni偶szy wz贸r:

A(t)=A_0(\frac{1}{2})^\frac{t}{T_{1/2}}

A(t) 鈥 chwilowa aktywno艣膰 promieniotw贸rcza pr贸bki,

A_0 鈥 pocz膮tkowa aktywno艣膰 promieniotw贸rcza pr贸bki,

T_{1/2} 鈥 okres po艂owicznego rozpadu,

t 鈥 czas, jaki up艂yn膮艂.

Powy偶szy wz贸r mo偶emy zapisa膰 r贸wnie偶 jako:

A(t)=A_0 e^{-\lambda t}

\lambda=\frac{ln2}{T_{1/2}} 鈥 sta艂a rozpadu.

Jednostk膮 aktywno艣ci promieniotw贸rczej jest bekerel.

[A]=1\ Bq =1 \ \frac{rozpad}{s}  

Nazwa tej jednostki pochodzi od nazwiska Henriego Becquerela, kt贸ry wraz z Pierrem Curie i Mari膮 Sk艂odowsk膮-Curie otrzyma艂 w 1903 r. Nagrod臋 Nobla za odkrycie i badania nad promieniotw贸rczo艣ci膮.

Henri Becquerel

Ryc. 8. Laureaci Nagrody Nobla za odkrycia z dziedziny promieniotw贸rczo艣ci. Od lewej: Henri Becquerel, Pierre Curie, Maria Sk艂odowska-Curie

Podstawowe przemiany j膮drowe

Wiemy ju偶, 偶e izotopy r贸偶nych pierwiastk贸w mog膮 ulega膰 rozpadom promieniotw贸rczym, kt贸re charakteryzuje ich czas po艂owicznego rozpadu. Co si臋 jednak dzieje w wyniku takiego rozpadu? Istnieje kilka mo偶liwych przemian j膮drowych: rozpad alfa, rozpady beta i emisja promieniowania gamma. 

Ka偶da z przemian j膮drowych podlega zasadzie zachowania liczby nukleon贸w i zasadzie zachowania 艂adunku: 

  • zasada zachowania liczby nukleon贸w: suma liczb masowych substrat贸w jest r贸wna sumie liczb masowych produkt贸w reakcji 鈥 A_x=A_y+A_z
  • zasada zachowania 艂adunku: suma liczb atomowych substrat贸w jest r贸wna sumie liczb atomowych produkt贸w 鈥 Z_x=Z_y+Z_z
Fizyka j膮drowa - og贸lny schemat reakcji

Ryc. 9. Og贸lny schemat reakcji

Rozpad alfa

Ci臋偶kie j膮dro izotopu promieniotw贸rczego ulegaj膮cego rozpadowi emituje lekkie j膮dro helu, z艂o偶one z dw贸ch proton贸w i dw贸ch neutron贸w, kt贸re nazywane jest cz膮stk膮 alfa.

Schematyczne przedstawienie rozpadu alfa

Ryc. 10. Schematyczne przedstawienie rozpadu alfa

Schemat og贸lny zapisu przebiegu reakcji:

^A_{Z}X\rightarrow \ ^{A-4}_{Z-2}Y+^4_{2}\alpha

Zasada zachowania liczby nukleon贸w: A=A-4+4

Zasada zachowania 艂adunku: Z=Z-2+2

Przyk艂adowa reakcja rozpadu alfa 鈥 przemiana j膮dra ameryku w j膮dro neptunu:

^{241}_{95}Am\rightarrow \ ^{237}_{93}Np\ + \ ^{4}_{2}\alpha

Rozpad beta minus

W j膮drze izotopu promieniotw贸rczego neutron ulega przemianie w proton z towarzysz膮c膮 emisj膮 elektronu, kt贸ry jest nazywany cz膮stk膮 \Beta^-, oraz cz膮stk臋 zwan膮 antyneutrinem elektronowym \overline{v}_e.

Fizyka j膮drowa - schematyczne przedstawienie rozpadu beta minus

Ryc. 11. Schematyczne przedstawienie rozpadu beta minus

Schemat og贸lny zapisu przebiegu reakcji:

^A_{Z}X\rightarrow \ ^{\ \ \ A}_{Z+1}Y+\ ^{\ \ \ 0}_{-1}e \ + \ ^{0-}_{0}v

Zasada zachowania liczby nukleon贸w: A=A+0+0

Zasada zachowania 艂adunku: Z=Z+1-1+0

Przyk艂adowa reakcja rozpadu beta minus 鈥 przemiana j膮dra o艂owiu w j膮dro bizmutu:

^{214}_{\ \ 82}Pb\rightarrow \ ^{214}_{\ \ 83}Bi+\ ^{\ \ \ 0}_{-1}e \ + \ ^{0-}_{0}v

Rozpad beta plus

W j膮drze izotopu promieniotw贸rczego proton ulega przemianie w neutron z towarzysz膮c膮 emisj膮 pozytonu (antycz膮stki elektronu), kt贸ry jest nazywany cz膮stk膮 \Beta^+, oraz cz膮stk臋 zwan膮 neutrinem elektronowym v_e.

Schematyczne przedstawienie rozpadu beta plus

Ryc. 12. Schematyczne przedstawienie rozpadu beta plus

Schemat og贸lny zapisu przebiegu reakcji:

^A_{Z}X\rightarrow \ ^{\ \ \ A}_{Z-1}Y+\ ^{\ \ \ 0}_{+1}e \ + \ ^{0}_{0}v

Zasada zachowania liczby nukleon贸w: A=A+0+0

Zasada zachowania 艂adunku: Z=Z-1+1+0

Przyk艂adowa reakcja rozpadu beta plus 鈥 przemiana j膮dra tlenu w j膮dro azotu:

^{15}_{8}O\rightarrow \ ^{15}_{7}N+\ ^{\ \ \ 0}_{+1}e \ + \ ^{0}_{0}v

Emisja promieniowania gamma

Kiedy j膮dro po rozpadzie nie osi膮ga stanu podstawowego (stabilny stan o najni偶szej mo偶liwej energii), istniej膮cy nadmiar energii mo偶e by膰 wyemitowany w postaci promieniowania elektromagnetycznego. Dlatego emisja tego promieniowania towarzyszy zar贸wno rozpadom alfa, jak i beta. Promieniowanie to ma bardzo du偶膮 energi臋 (du偶膮 cz臋stotliwo艣膰) i jest nazywane promieniowaniem gamma.

Schematyczne przedstawienie emisji kwantu gamma

Ryc. 13. Schematyczne przedstawienie emisji kwantu gamma

Schemat og贸lny zapisu przebiegu reakcji:

^A_{Z}X^*\rightarrow \ ^{A}_{Z}X+\gamma

Przyk艂adowa emisja kwant贸w gamma 鈥 wzbudzone j膮dro niklu emituje dwa kwanty gamma o r贸偶nych energiach:

^{60}_{28}Ni^*\rightarrow \ ^{60}_{28}Ni+\gamma_1+\gamma_2

Promieniowanie X (rentgenowskie) jest po艣rednio zwi膮zane z przemianami j膮drowymi. Mo偶e si臋 zdarzy膰, 偶e w wyniku innej przemiany j膮drowej zwanej wychwytem K (poch艂oni臋cie przez j膮dro elektronu z najbli偶szej pow艂oki K) lub konwersji wewn臋trznej (polegaj膮cej na wyrzuceniu elektronu z atomu w celu pozbycia si臋 stanu wzbudzenia) na jednej z pow艂ok elektronowych pojawia si臋 dziura (o tych zjawiskach wi臋cej dowiesz si臋 na studiach z fizyki). Dziura ta jest zape艂niana przez elektron przeskakuj膮cy z wy偶szej pow艂oki elektronowej. Podczas takiego przeskoku elektron musi pozby膰 si臋 cz臋艣ci energii, kt贸r膮 emituje w postaci kwantu promieniowania elektromagnetycznego nazywanego promieniowaniem X. Energia tego promieniowania pokrywa si臋 z zakresem energii odpowiadaj膮cej promieniowaniu gamma. Nale偶y jednak pami臋ta膰, 偶e promieniowanie X nie jest promieniowaniem j膮drowym, w przeciwie艅stwie do promieniowania gamma.

Podsumowanie

Model atomu Bohra jest podstaw膮 przyjmowan膮 przez klasyczn膮 fizyk臋 j膮drow膮. Wyr贸偶niamy w nim centralne, masywne j膮dro atomowe sk艂adaj膮ce si臋 z nukleon贸w (proton贸w i neutron贸w) oraz elektron贸w kr膮偶膮cych po orbitach po艂o偶onych wok贸艂 tego j膮dra.

Atomy o r贸偶nej liczbie proton贸w w j膮drze s膮 innymi pierwiastkami chemicznymi. Dzi臋ki nieustaj膮cemu rozwojowi nauki poznali艣my ju偶 ponad 100 pierwiastk贸w istniej膮cych w naszym Wszech艣wiecie.

Liczba neutron贸w w j膮drze ka偶dego pierwiastka nie jest sta艂a, dlatego obserwujemy wyst臋powanie r贸偶nych izotop贸w danego pierwiastka.

Izotopy pierwiastk贸w nie s膮 trwa艂e i charakteryzuj膮 si臋 w艂asnym czasem po艂owicznego rozpadu. W wyniku ich rozpad贸w promieniotw贸rczych emitowane mog膮 by膰 cz膮stki alfa, beta oraz promieniowanie gamma.

Na gruncie fizyki j膮drowej rozwin臋艂a si臋 fizyka kwantowa, kt贸ra wchodzi jeszcze g艂臋biej w opis zjawisk zachodz膮cych na poziomie atomowym. Je偶eli wybierzesz kierunek studi贸w wy偶szych zwi膮zany z fizyk膮, to na pewno dowiesz si臋 o niej wi臋cej!

Materia艂y 藕r贸d艂owe

Informacje

[1] Braun M., 艢liwa W., Odkry膰 fizyk臋 3. Podr臋cznik, Nowa Era, 2021 r.
[2] Fia艂kowska M., Sagnowska B., Salach J., Fizyka 4. Podr臋cznik, WSiP, 2022 r.
[3] https://pl.wikipedia.org/wiki/Eksperyment_Rutherforda
[4] https://en.wikipedia.org/wiki/Table_of_nuclides

Ilustracje

[Ryc. 1,2,3,6,9] Opracowanie w艂asne.
[Ryc. 4] https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hydrogen_Density_Plots.png.
[Ryc. 5] https://en.wikipedia.org/wiki/Isotopes_of_hydrogen#/media/File:Hydrogen_Deuterium_Tritium_Nuclei_Schmatic-en.svg.
[Ryc. 7] https://pl.wikipedia.org/wiki/Tabela_nuklid%C3%B3w#/media/Plik:Isotopes_and_half-life.svg.
[Ryc. 8] Modyfikacja w艂asna na podstawie: https://pl.wikipedia.org/wiki/Plik:Paul_Nadar_-_Henri_Becquerel.jpg, https://pl.wikipedia.org/wiki/Plik:Pierre_Curie_by_Dujardin_c1906.jpg, https://pl.wikipedia.org/wiki/Plik:Marie_Curie_c1920.jpg.
[Ryc. 10] https://pl.wikipedia.org/wiki/Plik:Alpha_Decay.svg.
[Ryc. 11] https://en.wikipedia.org/wiki/File:Beta-minus_Decay.svg.
[Ryc. 12] Modyfikacja w艂asna na podstawie: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Beta-minus_Decay.svg[Ryc. 13] https://pl.wikipedia.org/wiki/Plik:Gamma_Decay.svg.

Odrabiamy logo

Odrabiamy.pl to serwis edukacyjny dla uczni贸w, kt贸ry tworz膮 nauczyciele. W naszej bazie znajdziesz opracowania zada艅 z aktualnych podr臋cznik贸w do ponad 20 przedmiot贸w szkolnych, testy 贸smoklasisty i maturalne, a tak偶e wideolekcje oraz do艣wiadczenia w formie wideo. Pomagamy w nauce. Razem.


漏 2024 blog odrabiamy - odrabiamy.pl