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.

3 frågor/svar hittade

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [16986]

Fråga:
Varför klyvs vissa atomkärnor men andra inte?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej, har en fråga här och undrar lite lätt varför atomkärnan just DELAS vid fission. Det känns lite som om det här fenomenet går emot alla andra sönderdelningar med radioaktivitet och allt vad det heter. Hur kan det komma sig att en neutron, vars hastighet för ändamålet dessutom är låg, kan absorberas av en U-235 kärna (och trots att U-236 är en förhållandevis "stabil" isotop av uran) för att sedan klyva hela kärnan? Svar skulle vara mycket uppskattat :)
/sven a, blackebergs gymnasium, stockholm

Svar:
Sven! Vi måste för det första skilja på spontan fission (som är en typ av radioaktivt sönderfall) och neutroninducerad fission (som är en kärnreaktion).

Neutroninducerad fission är vad som driver en kärnreaktor: en neutron infångas av en U-235 kärna och bildar U-236. Det är korrekt det du säger att U-236 är en relativt stabil kärna (halveringstid på miljontals år, se länk 1). Men U-236 kärnan är inte i sitt grundtillstånd när U-235 just har fångat in en neutron. I länk 1 kan vi se att separationsenergin för en neutron i U-236 är 6545 keV. Det betyder att om en långsam neutron fångas in av en U-235 kärna, så hamnar vi i tillstånd 6545 keV över grundtillståndet i U-236.

Nedanstående figur visar energin som funktion av avståndet mellan två lika delar i urankärnan. Vi ser för det första att grundtillståndet ligger c:a 200 MeV över energin vi har om vi separerar halvorna. Detta är alltså den energi som frigörs i fissionsprocessen. Vi ser också att det omedelbart till höger om grundtillståndet fins en barriär som hindrar fission från grundtillståndet (se emellertid nedan).

Om vi däremot kommer in med tillräckligt hög excitationsenergi till ett tillstånd över fissionsbarriären (markerad U-236) kan fissionen ske utan hinder.

Vi kan även med denna modell förklara varför U-238 inte är klyvbart med långsamma neutroner. Separationsenergin för en neutron för U-239 är 4806 keV, dvs betydligt lägre än för U-236. Följaktligen kommer man i U-239 hamna under fissionsbarriärn, och det är liten sannolikhet för fission.

För Pu-240 är separationsenergin 6533 keV, varför även Pu-239 är klyvbart med termiska neutroner.

Anledningen till denna skillnad på nära 2 MeV i separationsenergi är att U-236 och Pu-240 innehåller ett jämnt antal neutroner medan U-239 innehåller ett udda antal. Den sista neutronen i U-239 saknar då parenergin, som är en extra bindning för ett par av identiska nukleoner.

För tunga kärnor finns det trots fissionsbarriären en viss sannolikhet för fission även från grundtillståndet. Kärnan kan med en liten sannolikhet "tunnla" igenom barriären på liknande sätt som sker för alfasönderfall, se tunneleffekt . Denna process kallas spontan fission.

Se även fråga 14621 , Nuclear_fission och Spontaneous_fission .

/*fa*



/Peter E

Nyckelord: fission [15]; tunneleffekt [3]; kärnreaktion [5];

1 http://nucleardata.nuclear.lu.se/nucleardata/toi/nuclide.asp?iZA=920236
2 http://nucleardata.nuclear.lu.se/database/masses/

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [14370]

Fråga:
Hur gör man för att räkna ut sannolikheten för att en partikel tunnlar igenom en energibarriär?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hur gör man för att räkna ut sannolikheten för att en partikel tunnlar igenom en energibarriär?

Det räcker med att ni förklarar hur man gör för endimensionella partiklar, men ni får gärna förklara hur man gör med fler dimensioner också.
/Björn L, Katedralskolan, Linköping

Svar:
I princip är detta lätt, men matematiken är rätt besvärlig. Figuren nedan visar en fyrkantig potentialbarriär. Det finns tre områden längs z-axeln: till vänster om barriären, på barriären och till höger om barriären. Partikels totala energi E är i allmänhet mindre är barriärens höjd.

Man börjar med att ställa upp schrödingerekvationen för de tre områdena. Man får då tre olika vågfunktioner. Lösningen i t.ex. det vänstra området är en våg som rör sig från vänster till höger (de infallande partiklarna) och en våg som rör sig från höger till vänster (de partiklar som reflekteras av barriären). I det högra området är lösningen en våg som rör sig från vänster till höger (transmitterade partiklar). I barriärområdet är lösningen en exponentialfunktion.

Genom att tvinga vågfunktionerna att vara kontinuerliga med kontinuerliga derivator kan man bestämma samband mellan de i vågfunktionerna ingående konstanterna. Transmissionen räknas sedan ut som

|amplituden hos den högra vågfunktionen|2/
|amplituden hos den högergående vänstra vågfunktionen|2.

Beräkning av barriärpenetration för en endimensionell lådpotential finns här: Quantum_tunneling . Alpha Halflife vs Kinetic Energy är ett mer realistiskt exempel där man kan räkna på olika alfa-sönderfall.

Quantum Mechanics with MATLAB är ett mycket bra MATLAB-paket för kvantmekaniska beräkningar.



/Peter E

Nyckelord: kvantmekanik [26]; tunneleffekt [3]; schrödingerekvationen [4]; alfasönderfall [6];

*

Universum-Solen-Planeterna [6026]

Fråga:
Jag har en fråga angående Hawking-strålning. Frågan lyder: Vilken metod och vilka ekvationer använder man sig numera av för att beräkna den strålning (temperatur) som ett icke-roterande svart hål med given massa utsänder, samt hur fort det förlorar massa då man bortser från bakgrundsstrålningen? Har Ni tips på litteratur i ämnet?
/Andreas N, KTH, Sundbyberg

Svar:
Livstiden för ett svart hål på grund av massförlust genom Hawking-strålning kan anges till

6.617 1074*M3 sekunder

där M är massan i solmassor (se Hawking_radiation ). Universum är 4*1017 sekunder gammalt. Livstiden ökar alltså snabbare än massan M beroende på att större svarta hål har en större potentialbarriär. Hawking-strålning kan helt enkelt ses som tunnling genom en potentialbarriär som skapas av gravitationen, se tunneleffekt .
/Peter E

Se även fråga 13791

Nyckelord: tunneleffekt [3];

1 http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/BlackHoles/hawking.html

*

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 7203 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-11-19 11:33:22.


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
.