Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

4 frågor/svar hittade

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [18140]

Fråga:
Vad avgör hur lång halveringstiden blir hos ett radioaktivt ämne?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej! Vad är det som avgör hur lång halveringstiden blir hos ett radioaktivt ämne?

Tack på förhand Negin
/Negin Z

Svar:
Negin! Halveringstiden beror av många saker.

För det första vilken typ av sönderfall det är frågan om, se fråga 3480 . Gamma-sönderfall har normalt mycket korta halveringstider medan beta- och alfa-sönderfall har längre.

Sedan beror sönderfallshastigheten på den tillgängliga energin dvs sönderfallets Q-värde. Hög tillgänglig energi ger kort halveringstid.

Halveringstiden beror även av de ingående tillståndens spinn/paritet och vågfunktioner: stor skillnad i spinn eller vågfunktion ger lång halveringstid.

För alfa-sönderfall har man ett mycket starkt beroende av sönderfallets Q-värde, se fråga 16296 .
/Peter E

Nyckelord: halveringstid/sönderfallskonstant [4];

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [16296]

Fråga:
Varför är halveringstiden för curium-245 är 8500 år medan den bara är 160 DAGAR för cm-242?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej! Hur kan det komma sig att halveringstiden för curium-245 är 8500 år medan det bara 160 DAGAR för cm-242? En viss skillnad... Se svenska Wikipedia. Eller står det fel på Wikipedia?
/caroline j

Svar:
Hej Carro! Nej, det är korrekt, se länk 1 som är en lite mer pålitlig källa än Curium . Här är halveringstiderna och energin för alfa-partiklarna (de med högst intensitet):

242Cm: T1/2 = 162.8 dagar, Ea = 6113 keV
245Cm: T1/2 = 8500 år, Ea = 5362 keV

Vi ser att Ea är ganska olika. Detta beror dels på Q-värdet i reaktionen (som i sin tur bestäms av atommassorna) och dels på att det starkaste sönderfallet i 245Cm inte går till grundtillståndet. (Sedan beror halveringstiden även på vågfunktionerna för begynnelse- och sluttillstånden.)

Det finns ett sedan länge etablerat experimentellt samband, Geiger-Nuttalls regel, mellan halveringstiden för a-sönderfall och a-partikelns energi: Hög a-energi ger en hög sönderfallskonstant och alltså en kort halveringstid. Sambandet är logaritmiskt (se Geiger-Nuttall_law , länk 2 och nedanstående figur), så en liten differens i Ea ger en stor ändring i halveringstiden.

Geiger-Nuttalls regel förklaras mycket bra med bilden att a-sönderfall är en a-partikel som "tunnlar" sig igenom en potentialbarriär, se fråga 14370 . Man kan se att

en högre a-energi
ger en mindre barriär att tunnla igenom
vilket gör tunnlingen mer sannolik
och alltså halveringstiden kortare.



/Peter E

Nyckelord: radioaktivt sönderfall [33]; alfasönderfall [6]; halveringstid/sönderfallskonstant [4];

1 http://nucleardata.nuclear.lu.se/nucleardata/toi/listnuc.asp?sql=&Z=96
2 http://labspace.open.ac.uk/mod/resource/view.php?id=431668

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [14703]

Fråga:
I en Physics handbook (Nordling;österman) finns angivet under under radioaktiva nuklider bl a Half life för Ge-76 och Se-82 tider i Za-området, dvs 10^21 år. Finns sådana sönderfall observerade eller är de endast av teoretiskt värde? Sm-148 och Sm-149 anges i Pa, dvs 10^15-årshäradet. Kan det verkligen beläggas? Eller är det teoretiskt framräknade värden? Osäkerheten när det gäller värden i Teraårs- och Gigaårsområdena borde ju också vara stora. Vad kan man lita på? (Frågorna 14457 och 13758 har noterats.)
/Thomas Å, Arlandagymnasiet, Märsta

Svar:
Ja, dubbelt betasönderfall har observerats med livstider av storleksordningen 1020 år, se länk 1 (nedanstående bild är från denna) och Double_beta_decay .

Man kan naturligtvis inte bestämma halveringstiden på vanligt sätt genom att observera hur aktiviteten A hos ett prov avtar med tiden:

A = A0*e-lt

där l är sönderfallskonstanten.

I stället använder man sig av

aktiviteten (antal sönderfall/s) = l*N

där N antal nuklider av den aktuella typen. Problemet är att aktiviteten är mycket låg om livstiden är lång, så man måste åstadkomma mycket låg bakgrund. N kan oftast bestämmas ganska lätt, och sedan får man halveringstiden T1/2 från

T1/2 = ln(2)/l



/Peter E

Se även fråga 14457 och fråga 13758

Nyckelord: betasönderfall [14]; radioaktivt sönderfall [33]; halveringstid/sönderfallskonstant [4];

1 http://nemo.in2p3.fr/physics/dbd.php

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [13758]

Fråga:
Stabila atomkärnor
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
På en nuklidkarta markeras vissa atomkärnor som stabila. Är de stabila i absolut mening eller har man valt att betrakta de kärnor vars halveringstid överskrider ett visst belopp som stabila?
/Jöns-Erik E, Sundsta/Älvkullegymnasiet, Karlstad

Svar:
De flesta kärnor som markeras som stabila i en nuklidkarta (se bilden i fråga 3480 ) är verkligen det. De har helt enkelt ingenstans att sönderfalla med kända sönderfallssätt - energin är så låg som möjligt.

Om man plottar bindningsenergin för kärnor med ett visst masstal A=Z+N (Z är antal protoner och N antal neutroner) så får man en (för udda masstal) eller två (för jämna masstal) parabler. Nedanstående figurer (genererade från uppmätta massdata med programmet i länk 1) för A = 113 och 114 är typiska exempel.

Från den översta plotten kan man dra slutsatsen att 113In är stabilt (har högst bindningsenergi), 113Mo - 113Cd sönderfaller med b--sönderfall och 113Sn - 113Cs sönderfaller med b+-sönderfall.

För det jämna masstalet 114 kan man resonera på motsvarande sätt med skillnaden att man här har två parabler: en jämn-jämna kärnor (röda streck) en en udda-udda kärnor (svarta steck). Det paraboliska sambandet mellan bindningsenergier för ett visst masstal kan man förstå från vätskedroppsmodellen (fråga 14847 ) eftersom uttrycket för bindningsenergin är kvadratiskt i Z, se Semi-empirical_mass_formula#The_formula .

Några stabila kärnor (typiskt kärnor med jämnt antal protoner och jämnt antal neutroner) skulle teoretiskt kunna sönderfalla med s.k. dubbelt b-sönderfall (t.ex. 114Cd i figuren). Dessa kärnor har emellertid en halveringstid överstigande 1020 år, vilket jämfört med universums ålder 13.7*109 år kan ansers vara stabilt!

För varje masstal finns alltså en eller möjligen två kärnor som är stabila med ovanstående definition.

Till detta kommer för tunga kärnor (A>200) alfasönderfall och spontan fission (fråga 16986 ).

Det är, tycker jag, intressant att man kan förstå såpass detaljerade egenskaper som den relativa bindningsenergin och därmed vilka kärnor som är stabila och hur de instabila kärnorna söderfaller med en såpass enkel modell som vätskedroppsmodellen. För att beräkna exakta sönderfallsenergier och exciterade tillstånd i atomkärnor behöver man emellertid tillämpa mer sofistikerade kvantmekaniska modeller, se Shell_model .



/Peter E

Nyckelord: radioaktivt sönderfall [33]; betasönderfall [14]; vätskedroppsmodellen [5]; halveringstid/sönderfallskonstant [4];

1 http://nucleardata.nuclear.lu.se/database/masses/

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7181 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-09-26 10:23:43.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.