Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 14 dotazů obsahujících »neutrino«
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: Dobrý den, rád bych se dozvěděl jak může při vzniku radioaktivního záření Beta+
vzniknot při rozbití protonu (1,6726485.10-27) těžší neutron (1,6749543.10-27,
kg.) Děkuji Vlachynský (Martin Vlachynský)
Odpověď: Správně soudíte, že rozpad samostatného volného protonu na neutron a pozitron (a neutrino) samovolně neprobíhá, neboť k tomu není dostatek energie (a energie souvisí s hmotností dle známého vztahu E=mc2). K β+ rozpadu dochází v jádrech některých radioaktivních izotopů, kde se chybějící energie získá na úkor zbytku jádra.
Dotaz: 1.) Dobrý den, zajímá mě, jestli nabitá baterie váží více, než když se vybije.
Jestliže je hmota energií, tak by měla být baterie po vybití lehčí, ne?
2.) Pokud vím, tak ve Slunci se mění protony na neutrony za vzniku neutrin a
elektronů. Měl jsem dojem, že právě z onoho náboje vznikne neutrino, jenže na
internetu nějak nejsem schopen najít důvěryhodné informace o hmotnostech
neutronu a protonu... (Vítězslav)
Odpověď: 1.) Čistě teoreticky to pravda je. Baterie je založená na elektrochemickém
principu, energie se získává přechodem elektronů do stavů s nižší energií
a podle speciální teorie relativity toto skutečně odpovídá poklesu
hmotnosti vybité baterie.
Jsou zde ale dvě ale. Jednak je daný rozdíl jen těžko měřitelný (znáte
vztah E=mc2, takže si snadno spočtete, o kolik by vybitá baterie
měla být lehčí), jednak chemické a jiné procesy ve vybíjené baterii mohou
výslednou
změnu hmotnosti ovlivnit mnohem výrazněji (mám na mysli např. unikání
některých látek z baterie nebo naopak, bude to sice zanedbatelné množství,
ale pořád řádově větší než relativistický úbytek hmotnosti).
2.)
elektron 9.10938188(72) x 10-31 kg
proton 1.67262158(13) x 10-27 kg
neutron 1.67492716(13) x 10-27 kg
hm. jednotka u 1.66053873(13) x 10-27 kg
Není ale zcela jasné, jakou reakci máte na mysli. Proton se na neutron za
vzniku protonu, neutrina a elektronu těžko změní např. kvůli zákonu
zachování náboje. Patrně jste měl na mysli β+ rozpad, ve kterém
vzniká neutron, pozitron a elektronové neutrino. Tento proces ovšem zjevně
nemůže být zdrojem energie hvězd (to by muselo při rozpadu vznikat γ
kvantum). Doporučuju nahlédnou do téměř libovolné astronomické knížky
nebo encyklopedie zabývající se hvězdami, tam budou jaderné reakce popsány
ürčitě přehledněji než by to bylo možné zde na pár řádcích.
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":)
