Podstawy fizyki wykład 5

Podstawy fizyki wykład 5 Dr Piotr Sitarek Katedra Fizyki Doświadczalnej, Wydział Podstawowych Problemów Techniki, Politechnika Wrocławska D. Halliday, R. Resnick, J.Walker: Podstawy Fizyki, tom 5, PWN, Warszawa 2003. K.Sierański, K.Jezierski, B.Kołodka, Wzory i prawa z objaśnieniami, cz. 3, Oficyna Wydawnicza Scripta, 2005. Christoph Schiller: MOTION MOUNTAIN The adventure of physics vol. 5.

Jądro atomowe

Jądro atomowe Liczby protonów i neutronów, dla których wypełnione są powłoki, nazwano liczbami magicznymi. Liczby magiczne dla protonów i neutronów to: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126, a dla samych neutronów także 184. Dla protonów magiczna może być liczba 126 lub 120, lub nawet 114. Jądra o "magicznej" liczbie protonów lub neutronów nazywa się jądrami magicznymi, a podwójnie magicznymi, jeśli zarówno liczba protonów jak i neutronów jest magiczna. Z modelu wynika też, że jądra atomowe o liczbie protonów około 126 powinny mieć znacznie dłuższy czas życia niż jądra sąsiednie. Obszar ten nazwano wyspą stabilności. Niektóre jądra podwójnie magiczne to: hel 4, tlen 16, cyna 132, ołów 208.

Jądro atomowe

Promieniotwórczość

Promieniotwórczość Promieniowanie kosmiczne - głównie swobodnie przemieszczające się jądra - odpowiedzialne min. za: - tworzenie się kropli i kryształków lodu w chmurach - ładowanie elektryczne chmur - w przypadku braku magnetycznego pola Ziemi promieniowanie w końcu byłoby dla nas zabójcze - załogi samolotów są w dużej mierze narażone na promieniowanie - dlatego podróż na Marsa jest tak niebezpieczna (śmiertelne gdy ponad 2-3 lata człowiek byłby narażony na jego działanie) - jest odpowiedzialne za mutacje (prowadzone są także eksperymenty w tej dziedzinie)

Promieniotwórczość Promieniowanie kosmiczne - nie jest obserwowalne bezpośrednio za to możemy obserwować promieniowanie pochodzące od naszego Słońca - cząstki są odchylane (kierowane) do biegunów i wywołują zorze - emitowane światło widzialne i promieniowanie X widziane są na wysokości od 60 do 1000 km - widziane z przestrzeni zorze tworzą kurtyny o średnicy kilku tysięcy kilometrów wokół biegunów magnetycznych

Jądro atomowe

Promieniotwórczość Nie tylko bomby ale także reaktory jądrowe są niebezpieczne. Zostało to odkryte w 1934 roku przez Frederic a i Irene Joliot. A mianowicie materiały napromieniowane przez cząstki a także stają się radioaktywne. Np. cząstki a zamieniają glin w radioaktywny fosfor: Ilość promieniowania radioaktywnego nazywamy dawką (dose), jednostką jest 1 gray (1 Gy = 1 J/kg). 1 Sv siwert (sievert) - jest jednostką pochodną układu SI wielkości fizycznych odnoszących się do działania promieniowania jonizującego na organizmy żywe. Siwert jest względnie dużą jednostką u człowieka już po przekroczeniu dawki skutecznej 1 Sv promieniowania gamma dla całego ciała może wystąpić ostry zespół popromienny, potencjalnie prowadzący do śmierci. Dlatego też stosuje się mniejsze jednostki używając przedrostków SI: milisiwerty (1 msv=10-3 Sv).

Promieniotwórczość W ponad 30 krajach zezwala się na napromieniowywanie żywności w celu przedłużenia jej trwałości. Prawie wszystkie przyprawy są w ten sposób traktowane promieniami g. Promienie b (o energii 10 MeV) są wykorzystywane w wielu miejscach do sterylizacji narzędzi medycznych, zabawek, mebli i zabijania pasożytów w pożywieniu i książkach.

Promieniotwórczość Z N

Reakcje jądrowe

Cząstki elementarne Liniowy zderzacz elektronów (SLAC) Detektory

Cząstki elementarne

Cząstki elementarne Bariony w fizyce cząstek elementarnych rodzina cząstek elementarnych silnie oddziałujących fermionów (o spinie połówkowym). Bariony są podrodziną cząstek silnie oddziałujących, nazywaną hadronami. Barionem jest proton czy neutron, wspólnie nazywane nukleonami. Kwarki charakteryzują się ułamkową liczbą barionową równą 1/3. Leptony (z gr. - lekki, drobny, cienki) grupa 12 cząstek elementarnych (6 cząstek i 6 antycząstek). Zaliczają się do niej: elektron, mion, taon, neutrino elektronowe, neutrino mionowe, neutrino taonowe oraz odpowiadające im antycząstki: pozyton (antyelektron), antymion, antytaon i antyneutrina będących fermionami. Wszystkie leptony, z wyjątkiem neutrin i antyneutrin, posiadają ładunek elektryczny ujemny (dla cząstek, np. elektronów) lub dodatni (dla antycząstek, np. pozytonów). Natomiast neutrina i antyneutrina posiadają ładunek elektryczny zerowy. Leptony posiadają dwie specyficzne liczby kwantowe: - liczbę leptonową +1 dla leptonów i -1 dla antyleptonów - liczba ta jest zawsze zachowana, - liczbę zapachową - elektrony i neutrina elektronowe mają zapach elektronowy dodatni, natomiast pozytony i antyneutrina elektronowe ujemny, itd.

Dziękuję za uwagę!