Ero sivun ”Fysiikan oppikirja/Ydin ja ydinsäteily” versioiden välillä
Poistettu sisältö Lisätty sisältö
Kumottu muokkaus #52999, jonka teki Gurumasa (keskustelu) |
|||
Rivi 10:
Ydinsäteilyä ovat alfa-, beta-, neutroni- ja gammasäteily. Ionisoivaa säteilyä ovat ydin-, röntgen- ja ultraviolettisäteily.
Ydinreaktioiksi kutsutaan alfa- ja beetasäteilyä, koska ydin muuttuu säteilyn seurauksena.
Ydinreaktioissa säilyvät
*Energia
*Liikemäärä
*Sähkövaraus
*Massaluku
*Pyörimismäärä
===Alfasäteily===
Alfahajoamisessa ydin lähettää eli emittoi alfahiukkasen, joka koostuu kahdesta protonista ja kahdesta neutronista. Käytännössä alfahiukkanen on siis heliumydin. Alfahiukkasen poistuttua ytimen massaluku pienenee neljällä ja protoniluku kahdella, joten hajoamisen tuloksena muodostunut ydin on kaksi paikkaa alkuperäistä ydintä edellä jaksollisessa järjestelmässä. Alfasäteilyä hyödynnetään esimerkiksi palohälyttimissä. Suuren kokonsa vuoksi alfahiukanen ionisoi voimakkaasti kohtaamaansa ainetta, ja on ihmiselle vaarallista. Suuren kokonsa ja sähkövarauksen takia alfahiukkasen kantama ilmassa on kuitenkin vain kymmeniä senttejä, ja paperiarkki riittää pysäyttämään sen.▼
▲Alfahajoamisessa ydin lähettää eli emittoi alfahiukkasen, joka koostuu kahdesta protonista ja kahdesta neutronista. Käytännössä alfahiukkanen on siis heliumydin (<math>{}_2^4\!He</math>). Alfahiukkasen poistuttua ytimen massaluku pienenee neljällä ja protoniluku kahdella, joten hajoamisen tuloksena muodostunut
Alfahajoamisen reaktioyhtälö: <math>{}_Z^A\!X \rightarrow {}_{Z-2}^{A-4}\!Y + {}_2^4\!He</math>
Suuren kokonsa vuoksi alfahiukanen ionisoi voimakkaasti kohtaamaansa ainetta, ja on ihmiselle vaarallista. Suuren kokonsa ja sähkövarauksen takia alfahiukkasen kantama ilmassa on kuitenkin vain kymmeniä senttejä, ja paperiarkki riittää pysäyttämään sen. Kun liike-energia on käytetty loppuun, sitoo alfahiukkanenn kaksi elektronia itselleen, jolloin muodostuu heliumatomi.
Alfasäteilyä hyödynnetään esimerkiksi palohälyttimissä, jolloin alfahiukkaset ionisoivat ilmaa aiheuttaen pienen sähkövirran hälyttimessä. Hälyttimeen kulkeutuva savu estää ionisoitumisen ja virran kulun, aiheuttaen hälytyksen.
[[Kuva:Alpha_Decay.svg|250px|Alfasäteily]]
===Beetasäteily===
Beetahajoamisessa ydin lähettää joko elektronin ja antineutriinon (
<big>β<sup>-</sup></big> hajoamisreaktio: <math> n \rightarrow p + e^- + \overline{\nu} \quad TAI \quad {}_0^1\!n \rightarrow {}_1^1\!p + {}_{-1}^{~~0}\!e + \overline{\nu}</math> (neutronista syntyy protoni, elektroni ja antineutriino)</br>
<big>β<sup>+</sup></big> hajoamisreaktio: <math> p \rightarrow n + e^+ + \nu \quad TAI \quad {}_1^1\!p \rightarrow {}_0^1\!n + {}_{+1}^{~~0}\!e + \nu</math> (protonista syntyy neutroni, positroni ja neutriino)
[[Kuva:Beta_decay.jpg|250px|Beetasäteily]] [[Kuva:Beta_decay_artistic.svg|250px|Beeta- säteilyn syntyminen kun neutronin d-kvarkki muuttuu heikon vuorovaikutuksen takia u-kvarkiksi, jolloin emittoituu välibosoni W- joka muuttuu taas elektroniksi ja antineutriinoksi. ]]
===Gammasäteily===
Gammasäteilyä (γ) syntyy alfa- ja beetahajoamisen, annihilaation sekä epäsuorasti neutronisäteilyn yhteydessä. Alfa- ja beettasäteilyssä tytär'''ydin''' voi jäädä virittyneeseen tilaan, ja ytimen siirtyessä alempaan viritystilaan tai perustilaan emittoituu lyhytaaltoista sähkömagneettista säteilyä eli gammasäteilyä. Gammasäteily ei siis ole ydinreaktio, koska ydin ei muutu. Annihilaatiossa <big>β<sup>+</sup></big>-hajoamisen seurauksena syntyvä positroni törmää elektroniin ja annihiloituu kahdeksi gammakvantiksi.
<math>{}_{+1}^{~~0}\!e + {}_{-1}^{~~0}\!e \rightarrow 2 \gamma </math>
Neutronisäteilyssä neutroni absorboituu ytimeen ja yleensä aiheuttaa gammakvantin emission. Neutronisäteily on siis epäsuorasti ionisoivaa säteilyä.
Huomaa myös gammasäteilyn ero röntgensäteilyyn. Rötgenputkessa syntyvä jarrutussäteily ja karakteristinen röntgensäteily osuu osittain samalle aallonpituusalueelle kuin gammasäteily. Jarrutussäteilyhän syntyi elektronin kiihtyvyydestä ja karakteristinen säteily atomin virittymisen tai ionisaation jälkeen elektronin siirtyessä alemmalle energiatasolle. Gammasäteily = '''ytimen''' energiatilan purkautuminen.
[[Kuva:Gamma_Decay.svg|250px|Gammasäteily]]
===Radioaktiivisuus===
▲Beetahajoamisessa ydin lähettää joko elektronin ja antineutriinon (B- -hajoaminen) tai positronin ja neutriinon (B+ -hajoaminen). B- -hajoamisen tapauksessa yksi ytimen neutroneista muuttuu protoniksi, ja ydin emittoi elektronin ja antineutriinon. B+ -hajoamisessa protoni muuttuu vastaavasti neutroniksi, ja ydin emittoi positronin ja neutriinon. Massaluku pysyy kummassakin tapauksessa samana, mutta B- -hajoamisessa protoniluku kasvaa yhdellä ja B+ -hajoamisessa pienenee yhdellä.
Radioaktiivisen kappaleen aktiivisuus ilmaisee, kuinka monta ydinsäteilyhiukkasta kappaleesta lähtee sekunnissa. Radioaktiivisen aineen puoliintumisajalla tarkoitetaan sitä aikaa, jonka kuluessa näytteen aktiivisuus vähenee puoleen alkuperäisestä.
|