Vypracovala: B. Horváthová


 
V roku 1896 H. Becqverel objavil náhodou u solí uránu rádioaktivitu, bola prvým nerozlúšteným signálom z oblasti atómových jadier.

Najskôr bolo objavené jadrové žiarenie vysielané jadrami rôznych prvkov. V jadrovom žiarení boli objavené tri zložky, ktoré sa označujú α, β, γ podľa zväčšujúcej sa prenikavosti.
Žiarenie α, β je prúdom rýchlo letiacich nabitých častíc. Žiarenie α sú jadrá hélia, pri žiarení β sú to elektróny. Niektoré umelé rádionuklidy vyžarujú pozitróny e+, preto rozlišujeme žiarenie β+, β-.

Žiarenie γ má elektromagnetickú povahu, sú to fotóny s vysokou energiou.
Na obrázku je naznačená rozličná prenikavosť troch zložiek rádioaktívneho žiarenia, L je list papiera, P- hliníkový plech, B- olovený blok.

Zdroj: Fyzika pre 4. Ročník gymnázií, Ján Pišút a kol.


Tri zložky jadrového žiarenia sa v magnetickom poli správajú rozlične. Žiarenie γ sa neodchyľuje. Žiarenia α, β sa odchyľujú na opačné strany.

Na obrázku je naznačené správanie sa zložiek jadrového žiarenia v homogénnom magnetickom poli.

Zdroj: Fyzika pre 4. Ročník gymnázií, Ján Pišút a kol.
Učebnica: Fyzika pre 4. Ročník gymnázií, Ján Pišút a kol.


Nuklidy, ktorých jadrá vysielajú jadrové žiarenie, nazývame rádioaktívne. Od roku 1896 bolo objavených asi 50 prirodzených rádionuklidov. Od roku 1934 bolo reakciami pripravených asi 1500 umelých rádionuklidov.

Veľmi silným žiaričom je rádium, ktoré objavila v roku 1898 Mária Curieová. Schéma rozpadu:

V tejto reakcii sa uvoľňuje energia, reakcia prebieha samovoľne.

Zdroj: http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1903/marie-curie.jpg


Pri určovaní veku archeologických vzoriek sa využíva rádioizotop uhlíka , ktorý sa rozpadá nasledovne:


Pomocou α častíc sa podarilo uskutočniť niektoré reakcie, ktoré samovoľne neprebiehajú.
Prvú umelú premenu v roku 1919 uskutočnil Rutherford reakciou:


Pomocou reakcie:
,
bol objavený neutrón.

Počet premien vo vzorke určitého rádionuklidu za 1s určuje aktivita žiariča A. jednotkou aktivity je becquerel Bq, odpovedá jednej premene za 1s.

Aktivita vzoriek rádionuklidu sa s časom zmenšuje, matematicky to môžeme zapísať vzťahom:


Alebo po dosadení namiesto ½ dostávame:


, potom

A(t) je aktivita žiariča v čase t, A(0) je aktivita v čase 0 s. T je polčas premeny a λ je rozpadová konštanta.

Jadrová premena je náhodný proces, ktorý sa uskutočňuje s istou pravdepodobnosťou. Túto pravdepodobnosť opisujeme rozpadovou konštantou.

Medzi aktivitou a počtom jadier nuklidu existujúcich v čase t platí vzťah

 
Počet jadier nuklidu závisí od času:

 
Na obrázku vidíme závislosť počtu N nepremenených jadier od času pre ľubovoľný rádionuklid.

Zdroj: Fyzika pre 4. Ročník gymnázií, Ján Pišút a kol.


Každé jadro môže byť, buď v základnom alebo v excitovanom stave. Každý stav ma určitú energiu. Jadrá v excitovanom stave môžu energiu vyžiariť vo forme fotónov. Pomocou spektra energií možno identifikovať daný nuklid. Na začiatku bolo nepochopiteľné, prečo jadrové premeny prebiehajú celkom nezávisle od všetkých vonkajších podmienok. Zohriatím alebo chemickým pôsobením možno atómu dodať energiu niekoľko eV. Na excitáciu jadra je však potrebná energia rádovo MeV.

V archeológii má veľký význam datovanie pomocou uhlíka . Tento nuklid vzniká v atmosfére Zeme z dusíka vplyvom kozmického žiarenia reakciou:


Takto vznikajú za jednu sekundu asi dva atómy  nad každým jedným cm2 zemského povrchu. Rozpadom β- podľa reakcie   sa rádioaktívny uhlík mení na stabilný dusík. Polčas premeny T = 5370 rokov. Uhlík z atmosféry prechádza do rastlín asimiláciou a potom do všetkých živých organizmov. Keď organizmus odumrie, prestane látková výmena a podiel uhlíka vo zvyškoch rastlín alebo organizmu postupne klesá podľa zákona: . Detekciou žiarenia β- z malej, presne odváženej vzorky uhlíka, možno určiť podiel uhlíka a z neho vek odumretého organizmu. Touto metódou možno vek organických zvyškov určiť až do 60 000 rokov.



Úlohy:
1) Charakterizujte tri zložky jadrového žiarenia.
2) Napíšte prvú umelú rádioaktívnu premenu.
3) Ako sa využíva rádioaktivita pri určovaní veku v archeológii?


Použitá literatúra:
Fyzika pre 4. Ročník gymnázií, Ján Pišút a kol.