Wikikirjasto

Ero sivun ”Fysiikan oppikirja/Ydin ja ydinsäteily” versioiden välillä

Selaa historiaa interaktiivisesti
← Vanhempi muutosUudempi muutos →
Poistettu sisältö Lisätty sisältö
VisuaalinenWikiteksti
Ei muokkausyhteenvetoa
Ei muokkausyhteenvetoa
Rivi 1:
==Atomi ytimen rakenne==
 
Atomin ytimessä (nukleonissanuklidissa) on [[w:Protoni|protoneja]] ja [[w:Neutroni|neutroneja]]. Koska protonien sähkövaraus on positiivinen ja ne hylkivät toisiaan, ytimen pitäisi hajota sähköisesti. Näin ei kuitenkaan käy, vaan atomin ydintä pitää koossa ytimen hiukkasten (nukleonien) välinen vahva vuorovaikutus. Se on paljon voimakkaampi kuin sähköinen vuorovaikutus. Neutronit ovat varauksettomia, joten niihin ei kohdistu sähköisiä poistovoimia. Kuitenkin vahva vuorovaikutus pitää myös neutroneja paikoillaan, joten neutronit ovat sitoutuneet ytimeen lujemmin kuin protonit. Samasta syystä neutronit ovat välttämättömiä suurten ytimien koossapysymiseksi. Vahva vuorovaikutus on hyvin lyhyillä etäisyyksillä — alle 0.4 fm (femtometri, 1*10<sup>-15</sup> m) — poistovoima, mutta kauemmaksi mentäessä se muuttuu vetovoimaksi, kunnes noin 2 fm etäisyydellä voima alkaa heiketä voimakkaasti.
 
Koska vahva vuorovaikutus heikkenee nopeasti, ei suurissa ytimissä synny ytimen vastakkaisilla puolilla olevien nukleonien välille voimakasta vetovoimaa, mikä on yksi syy siihen, että raskaiden ydinten rakenne on löyhempi kuin keveiden ydinten.
Rivi 9:
===Sidoksen energia===
 
Nukleonin sitoutuessa toiseen nukleoniin vapautuu potentiaalienergiaa, joka muuttuu ytimen sidosenergiaksi '''E<sub>b</sub>'''. Energiaa vapautuu niin paljon, että huomataan massan muuttuminen. EnergiaMassaa on muuttunut massaksi(sidos)energiaksi. '''E<sub>b</sub>''' on siis ytimen koko sidosenergia eli energia joka tarvitaan kaikkien ytimen nukleonien siirtämiseksi kauas toisistaan. Massavajeeksi kutsutaan energiaksi muuntuvaa massaa.
 
 
Rivi 15:
, jossa '''m<sub>p</sub>''' on protonin massa, '''m<sub>n</sub>''' neutronin massa, '''m<sub>e</sub>''' elektronin massa ja '''m''' atomin massa (sisältää myös elektronin massan).
 
Sidosenergia voidaan laskea massavajeen avulla: <math>E_b = \triangle m c^2</math>
 
Massavajetta laskettaessa käytetään yleensä atomien massoja, koska elektronin vaikutus kokonaisuuteen on hyvin pieni. Ytimien sidosenergiat (ja vastaavasti massavajeiden muutokset) ovat megaelektronivoltteja (10<sup>6</sup>) kun taas elektronien ovat elektronivoltteja tai kiloelektronivoltteja (10<sup>3</sup>). Massat löytyvät taulukkokirjasta, jossa isotooppitaulukosta löytyvät atomien massat sisältävät ytimen massan ja sidosenergian lisäksi elektronien massat ja sidosenergiat.
 
 
MassavajeYdinreaktiossa massavaje muuntuu energiaksi, joka voidaan laskea reaktioenergian kaavan avulla. Kaavahan on melkein sama kuin sidosenergian laskussa, vain '''E<sub>b</sub>''' on muutettu reaktioenergiaksi '''Q'''.
Reaktiossa vapautuva energia: <math>Q = \triangle mc^2</math></br>
,jossa '''Δm''' on massavaje ja '''c''' valonnopeus. '''1u = 931.49MeV/c<sup>2</sup>'''.
Rivi 27 ⟶ 28:
 
 
Sidosuus b eli sidosenergia nukleonia kohti on atomiytimen pysyvyyden eli stabiliteetin mitta. Sidososuus ilmaisee kuinka suurella keskimääräisellä energialla yksi nukleoni on sitoutunut ytimeen.
 
[[Kuva:Binding_energy_curve_-_common_isotopes_fi.svg|thumb|600px|Atomiytimien sidosenergiakäyrä]]
Rivi 33 ⟶ 34:
Sidososuuden kaava:
<math> b= {{E_b} \over A}</math>
,jossa '''E<sub>b</sub>''' on ytimen koko sidosenergia ja '''A''' on ytimen massaluku. Sidososuus saa maksimiarvon arvolla A &asymp; 60.
 
 
Noudettu kohteesta ”https://fi.wikibooks.org/wiki/Fysiikan_oppikirja/Ydin_ja_ydinsäteily”