Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 6 dotazů obsahujících »antineutrino«
1) β rozpad bromu
19. 11. 2007
Dotaz: Prosím o Vaši laskavou odpověď, při slučování deuteria a tritia vzniká hélium a
uvolňuje se 1 neutron,jak se zapíše do schématu? Dále nechápu,když b+ je
popisováno u uměle vytvořených prvků, proč se v učebníci má na příkladě uvést
rozpad radionuklidu Br na selen? Oba jsou to snad přírodní prvky, tudíž by u
nich měla probíhat b-záření, tudíž by měl vznikat Kr.? (Procházková Alice)
Odpověď: Deuterium je tzv. těžký vodík, jeho jádro se skládá z jednoho protonu a jednoho neutronu. Tritium je „ještě těžší vodík“, jehož jádro obsahuje jeden proton a dva neutrony. Pokud chceme slučování jader deuteria a tritia napsat do rovnice (schematu) pouzijeme tyto údaje a zápis bude vypadat takto:
21D + 31T →
10n + 42He
Víme, že na pravé straně rovnice má být (tj. slučováním vzniká) neutron
a helium. Hmotnostní číslo neutronu (píše se nahoru) je 1 a náboj
neutronu je 0 (píše se dolů). A protože součet hmotnostních čísel vlevo
se musí rovnat součtu vpravo, vychází nám z toho, že hmotnostní číslo
vznikajícího helia musí být 4. Podobně spočítáme (či spíše ověříme), že
náboj jádra helia je 2.
K druhé části otázky: rozpad beta plus skutečně pozorujeme pouze u uměle
vytvořených nuklidů, ale rozpad beta mínus (často se říká jenom rozpad
beta) se vyskytuje i u přírodních radionuklidů. Při beta přeměně (obou
typů) se nemění počet částic v jádře, ale změní se počet protonů a
neutronů. V případě rozpadu beta mínus se jeden neutron změní na proton
(z jádra vylétne elektron a antineutrino) a tento rozpad probíhá v
jádrech, které mají přebytek neutronů, naopak v případě rozpadu beta
plus se jeden proton změní na neutron (z jádra vylétne pozitron a
neutrino) a rozpadají se tak jádra, která mají příliš mnoho protonů.
Pokud nahlédneme do tabulek, tak zjistíme, že všechny tři zmíněné prvky
se opravdu v přírodě vyskytují. Konkrétně brom se vyskytuje zhruba
stejně často jako nuklid 7935Br nebo
8135Br. To ale neznamená, že bychom uměle
nedokázali vyrobit i další nuklidy. Lze vytvořit nuklidy, které budou
mít mnohem více neutronů než přírodní varianty (maximálně 97) a ty se
rozpadají beta mínus na krypton (se stejným hmotnostním číslem). Ale je
možné také vyrobit nuklidy, které mají neutronů méně než přírodní
nuklidy (minimálně 70) a u kterých probíhá rozpad beta plus za vzniku
selenu.
Protože v otázce neuvádíte hmotnostní číslo bromu, pouze to, že se má
přeměnit rozpadem beta plus na selen, lze z toho usoudit, že se nejspíše
jedná o některý uměle vytvořený nuklid bromu, který má méně neutronu.
Podrobné informace o jednotlivých nuklidech a jejich rozpadech lze
zjistit z databáze NuDat2.0:
Dotaz: Dobrý den prosím vás pořád mi nejde na rozum kde se v jaderné elektrátně vezme
volný neutron. Víte jak ho takm dají ? (Josef Kubišta)
Odpověď: Předpokládám, že máte na mysli onen první neutron, který řetězovou štěpnou reakci nastartuje. Je potřeba si uvědomit, že radioaktivní prvky se rozpadají samy o sobě (některé rychleji, některé pomaleji) a my jim v jaderném reaktoru bombardováním správně zbržděnými neutrony z předchozích rozpadů akorát pomáháme a urychlujeme tak celý proces. Malé množství neutronů je v jakémkoli materiálu vždy přítomno jednak z výše zmíněného spontánního rozpadu jader, jednak i působením kosmického záření. Pokud je reaktor vypnutý, jsou tyto neutrony vychytávány pomocí tzv. regulačních tyčí, takže štěpení radioaktivních jader probíhá jen velmi nepatrně (nicméně i ve vypnutém reaktoru se jaderné palivo v důsledku svého spontánního štěpení pomalu rozpadá a tím i zahřívá). Když regulační tyče z jederného reaktoru trochu povytáhneme, vychytají méně neutronů a štěpná reakce se rozjede.
K tomuto tématu je třeba ješte několik poznámek. Především ne každý neutron je vhodný k iniciaci rozpadu radioaktivních jader. Aby k tomu došlo, musí onen neutron do jádra narazit "správnou" rychlostí. Neutrony vznikající jaderným rozpadem jsou obvykle příliš rychlé, takže je musíme v reaktoru zpomalovat (například jim umístíme do cestu vodu či jiný vhodný materiál). Dále samotný neutron je mimo jádro nestabilní a i on se samovolně rozpadá (s poločasem rozpadu 15 minut, na proton, elektron a elektronové antineutrino) - neutrony tedy nelze samostatně "skladovat", když jich potřebujeme více, musíme si je (třeba právě štěpnou reakcí) "vyrobit".
Dotaz: Je separačná energia protonu a neutronu rovnaká, alebo rozdielna? /preco/ (R.Sedlak)
Odpověď: Separační energie protonu či neutronu je energie nutná k vytržení protonu
či neutronu z jádra:
Sp = (hmota nového jádra + hmota protonu - hmota původního
jádra).c
Nové jádro má o proton či neutron méně než původní (podle toho, co jsme z
něj vytrhli:) Přibližné hmotnosti protonu a neutronu jsou
mp.c2 = 938.27 MeV mn.c2 =
939.57 MeV
Obecně je separační energie rozdílná, a to nejen kvůli rozdílným hmotám
mpa mn.
Jádra vzniklá odejmutím protonů či neutronů budou různě stabilní,
mohou žít věčně nebo jen zlomek vteřiny, a čím jsou méně stabilní, tím
větší mají hmotnost a celkovou energii (a jsou tedy ochotnější se
rozpadnout v něco stabilnějšího).
Protony mají kladný náboj a je těžší je udržet pohromadě, neutrony je lepí
k sobě. Ve hře je ale více faktorů, v přírodě například pozorujeme jádra s
přibližně stejným protonovým a neutronovým číslem (neutronů bývá s
celkovým počtem nukleonů více právě kvůli odpuzování protonů). Takže
kdybychom chtěli z jádra, které už má s počtem protonů namále, vypudit
další, bylo by to těžší, než z něj vypudit neutron (a tím by dost
pravděpodobně vzniklo stabilnější jádro), a separační energie by se
drasticky lišily: u protonů by mohlo jít o kladné číslo (hmota nového
jádra by byla ještě větší, museli bychom do systému narvat nějakou
energii, aby se nám to povedlo), ale u neutronů by šlo o záporné číslo,
nové jádro by bylo stabilnější a proces by v principu mohl nastat
samovolně.
Jádra se většinou rozpadají beta a alfa rozpady, u beta rozpadu dochází k
přeměně neutronu na proton nebo naopak (a jádro vyzáří ještě
elektron+antineutrino nebo pozitron+neutrino), u alfa rozpadu jsou
emitovány částice alfa (jádra hélia-4, velmi stabilní objekt s vysokou
vazbovou energií). Některá jádra se však doopravdy mohou přeměňovat v jiná
emisí neutronu či protonu, někdy dokonce i třeba uhlíku-12 apod.
Odkazy:
Velmi pěkné tabulky a grafy týkající se jaderné fyziky najdete na adrese
http://ie.lbl.gov/systematics.html
(hledejte "separation energies")
Jak se to
měří ve skutečnosti... Pro další informace zkuste třeba na www.google.com zadat "separation
energy" či "drip line":)
Dotaz: Slyšel jsem, že při oscilaci neutrin nedochází k zachování leptonového čísla.
Co je na tom pravdy? (Pavel)
Odpověď: Nedávné experimenty ukázaly, že se neutrina mezi soubou míchají, to
znamená, že se nezachovávají separátně elektronové, mionové a tauonové
leptonové číslo. Podobně, jako se mezi sebou "míchají" kvarky,
mohly by se v principu míchat mezi sebou i elekton s mionem, ale zatím to
nebylo pozorováno. Takže míchání zatím u leptonů předpokládáme jen u neutrin.
Zatím se však podle všeho celkové leptonové číslo zachovává!
Problém by mohl nastat, kdyby se pozoroval dvojitý beta rozpad,
což by znamenalo to, že neutrino je totožné s antineutrinem.
V jádře by se pak mohl rozpadnou neutron na proton+elektron+antineutrino,
které by však mohlo být (pouze pokud je totožné s neutrinem!) pohlceno
dalším neutronem a celkem by vznikly dva elektrony(!!) a nové jádro, kde
by místo dvou neutronů byly dva protony. Narodily by se tak dva leptony
bez svých antičástic, což by znamenalo navýšení celkového leptonoveho
čísla o dvě!
V nedávné době probíhaly diskuse, zda byl dvojitý beta rozpad vskutku
pozorován, ale bude se muset počkat na širší objem dat, zatím o objev
nejde.
Dotaz: Slyšel jsem o částici ný, která nemá ani náboj ani hmotu, ale je to částice a
nějak se projevuje - jak a čím se toto nic projevuje? (Marek)
Odpověď: Částice zvaná neutrino (značí se právě řeckým písmenkem 'ný') skutečně
existuje, má nulový náboj, ale podle posledních experimentů to vypadá, že
malou hmotu přece jen má, i když asi miliónkrát menší než elektron (a ten
je asi 2000x lehčí než proton!).
Jak se taková částice projevuje, je samozřejmě dobrá a zajímavá otázka.
Protože nemá náboj, nereaguje na elektromagnetické síly, a tak nemůže
ionozovat a zanechat stopu třeba v mlžné komoře nebo dát puls v
Geiger-Mullerově počítači. "Cítí" však tzv. slabou interakci, která
je zodpovědná např. za některé radioaktivní rozpady a uplatňuje se i při
hoření Sluníčka. Tak trochu obrazně lze říci, že si neutrino s elektronem
můžou "prohodit" neutrální částici Z0 a elektron tak může být
vyšťouchnut, a když bude mít dost energie, už jej můžeme pozorovat, jak vyletí,
i když nepozorujeme žádnou dráhu nějaké částice, která do něj narazila. To je
"podpis" neutrina v takovémto procesu. Dále může neutrino způsobit
opačný beta rozpad: antineutrino + proton -> neutron + pozitron (obvykle proton->
neutron+pozitron+neutrono nebo neutron-> proton + elektron +
antineutrino). Takto bylo poprvé i pozorováno v letech 1953-6 (ve
skutečnosti byla objevena antineutrina:).
Neutrina se dále dělí na elektronové, mionové a tauonové, liší se tím, s
kterým z nich vystupují společně v reakcích.
Mimochodem, za neutrina byla udělena i loňská Nobelova cena za fyziku -
viz
http://www-hep2.fzu.cz/Centrum/semin/nobel02.pdf, kde také naleznete
další užitečné informace.
