FIZIKA Nuklearna fizika prof eljko Andrei Rudarskogeolokonaftni fakultet

FIZIKA Nuklearna fizika prof. Željko Andreić Rudarsko-geološko-naftni fakultet Sveučilište u Zagrebu zandreic@rgn. hr http: //rgn. hr/~zandreic/studenti/fizika. html Željko Andreić – Fizika 2018/19: P 10

kratki sadržaj: 1. Građa atoma 2. Nuklearne čestice 3. Radioaktivni raspad Željko Andreić – Fizika 2018/19: P 10 2

Građa atoma: jezgra omotač Elektronski omotač nastaje preklapanjem staza (orbitala) pojedinih elektrona. Njegov oblik i popunjenost određuju kemijska svojstva atoma. U stvarnosti je jezgra u usporedbi s elektronskim omotačem vrlo mala. Stvarna veličina jezgre je između 1, 6 i 15 fm, a omotača 30 -300 pm. Željko Andreić – Fizika 2018/19: P 10 3

Građa atomske jezgre: Proton - nosi pozitivni naboj +e Neutron - nema naboj Protoni i neutroni = nukleoni Željko Andreić – Fizika 2018/19: P 10 4

Označavanje atoma: broj nukleona u jezgri 1 1 H simbol elementa 2 1 D 3 1 T redni broj elementa ( = broj protona) Atomi istog elementa sa različitim brojem nukeona nazivaju se izotopi. Željko Andreić – Fizika 2018/19: P 10 3 2 He 4 2 He 5

Nestabilni izotopi: Neki izotopi su nestabilni i s vremenom se raspadnu na manje komade. Ovaj proces naziva se cijepanje (fisija) jezgre. Željko Andreić – Fizika 2018/19: P 10 6

Najčešći produkti cijepanja: 4 zrake: jezgre 2 He zrake: elektroni zrake: EM zračenje vrlo kratkih valnih duljina Željko Andreić – Fizika 2018/19: P 10 7

Najčešći produkti cijepanja 2: neutroni pozitroni veće jezgre Željko Andreić – Fizika 2018/19: P 10 8

Zakon radioaktivnog raspada: Radioaktivni raspad je slučajni proces. Kod takvog procesa ne može se reći kada će se koja jezgra raspasti, ali se može odrediti broj takovih raspada u nekom vremenu. Taj broj određen je zakonom radioaktivnog raspada: No je broj radioaktivnih atoma na početku, a N broj preostalih (neraspadnutih) atoma nakon nekog vremena t. Konstanta naziva se konstanta raspada. U opisivanju radiaktivnih procesa često se koristi tzv. vrijeme poluraspada. To je vrijeme u kojem se raspadne polovica početnog broja atoma: Željko Andreić – Fizika 2018/19: P 10 9

Zakon radioaktivnog raspada 2: Broj raspada koji se dešava u jedinici vremena naziva se aktivnost. Za aktivnost isto vrijedi zakon radiaoaktivnog raspada: Ao je broj raspada u jedinici vremena na početku, a A broj raspada nakon nekog vremena t. Jedinica za aktivnost je Becquerel (Bq) i ona iznosi 1 raspad/s. Željko Andreić – Fizika 2018/19: P 10 10

Radioaktivno datiranje Ako znamo početnu aktivnost nekog izotopa u trenutku nastanka neke stijene, ili fosila i sl. , možemo iz trenutne aktivnosti tog izotopa odrediti starost tog uzorka. Primjer: Aktivnost ugljika 14 C u ostacima starog drveta je 0, 0014 Bq/g. Odredite starost drveta, ako je vrijeme poluraspada 14 C 5730 godina, a aktivnost u živim biljkama 0, 23 Bq/g. Iz zakona radioaktivnog raspada izlazi: Ili t = 41 100 god. Željko Andreić – Fizika 2018/19: P 10 11