Nimûneyên Pirsên li ser Nîqaşa Fîzîka Nukleerî û Radyoaktîvîteyê
Fîzîka nukleerî û radyoaktîvîtî şaxên fîzîkê ne ku bi lêkolîna navokên atomî û diyardeyên hilweşîna radyoaktîvîteyê yên ku di van navokan de çêdibin mijûl dibin. Serweriya van têgehên bingehîn di warên cûrbecûr de, di nav de bijîşkî, enerjiya nukleerî û zanista materyalan, pir girîng e. Di vê gotarê de, em ê çend pirsgirêkên mînakî yên bi fîzîka nukleerî û radyoaktîvîteyê ve girêdayî, digel ravekirinên wan, nîqaş bikin da ku ji we re bibin alîkar.
Danasîna bingehîn a Fîzîka Nukleerî û Radyoaktîvîteyê
Berî ku em bikevin nav pirsên mînakî, fikrek baş e ku em li ser hin têgehên bingehîn bipeyivin:
– Navika atomî: Ji proton û notronan pêk tê. Proton bi awayekî erênî barkirî ne, lê notron bêbarkirî ne.
– Radyoaktîvîtî: Pêvajoya hilweşîna navokên nearam bo navokên stabîltir bi derxistina perçeyan an tîrêjê.
– Cureyên Rizandina Radyoaktîv: Rizandina Alfa (\(\alpha\)), beta (\(\beta\)), û gama (\(\gamma\)).
– Qanûna Rizandina Radyoaktîf: Diyar dike ka çawa hejmara navokên radyoaktîf bi demê re kêm dibe.
Nimûneya Pirsa 1: Girse û Enerjiya Hilweşînê
Pirs:
Navika uranyûm-238 bi derxistina perçeyek alfa dibe toryûm-234. Ger giraniya uranyûm-238 238.0508 u be, giraniya toryûm-234 234.0436 u be, û giraniya perçeya alfa 4.0026 u be, enerjiya ku di vê hilweşînê de tê berdan hesab bikin.
Nîqaş:
Enerjiya ku di pêvajoya hilweşînê de tê berdan, dikare bi karanîna têkiliya di navbera giranî û enerjiyê de ku ji hêla hevkêşeya Einstein \(E=mc^2\) ve hatî dayîn, were hesibandin.
1. Girseya wenda hesab bike:
\( \Delta m = (girseya_{U-238}) – (girseya_{Th-234} + girseya_{\alpha}) \)
\( = 238.0508 – (234.0436 + 4.0026) \)
\( = 238.0508 – 238.0462 \)
\( = 0.0046\, u \)
2. Girseya windabûyî bi karanîna \(c^2 \) veguherîne enerjiyê:
(E = \Delta m \car 931.5\, MeV/u \)
\( = 0.0046 \car 931.5 \)
\(nêzîkî 4.29\, MeV \)
Ji ber vê yekê, enerjiya ku di vê hilweşînê de derdikeve nêzîkî 4.29 MeV e.
Nimûneya Pirsa 2: Nîv-Jîyan û Çalakî
Pirs:
Nimûneyek radyoaktîf di destpêkê de çalakiya wê (A_0 \) 1000 Bq ye. Piştî 10 demjimêran, çalakiya wê dadikeve 125 Bq. Nîv-jiyana madeya radyoaktîf diyar bikin.
Nîqaş:
Çalakiya (A) ya madeyek radyoaktîf rasterast bi hejmara navokên radyoaktîf (N) re rêjeyî ye. Qanûna hilweşîna radyoaktîf dibêje:
\[ A(t) = A_0 e^{-\lambda t} \]
Li ku derê \(\lambda\) sabîta hilweşînê ye:
1. Sabîta hilweşînê (\( \lambda \)) hesab bike:
\[ \frac{A(t)}{A_0} = e^{-\lambda t} \]
\[ \frac{125}{1000} = e^{-\lambda \times 10} \]
\[ 0.125 = e^{-\lambda \caran 10} \]
\[ \ln(0.125) = -\lambda \caran 10 \]
\[ \lambda = -\frac{\ln(0.125)}{10} \]
2. Nîv-jiyana (\( T_{1/2} \)) diyar bike:
\[ T_{1/2} = \frac{\ln(2)}{\lambda} \]
\[ \lambda = \frac{\ln(8)}{10} = \frac{2.079}{10} = 0.2079 \, saet^{-1} \]
\[ T_{1/2} = \frac{\ln(2)}{0.2079} \nêzîkî 3.3 \, saet \]
Nîv-jiyana madeya radyoaktîf nêzîkî 3.3 demjimêran e.
Mînak 3: Beta Decay û Antînotrîno
Pirs:
Navokeke Kobalt-60 bi rêya hilweşîna beta-minus dihele û navokeke Nîkel-60 çêdike. Reaksiyona navokî ya vê hilweşînê binivîse û perçeyên têkildar nas bike.
Nîqaş:
Hilweşîna Beta-minus (\(\beta^-\)) dema ku notronek di navika atomê de vediguhere protonekê, di heman demê de elektronek (\(\beta^-\)) û antîneutrînoyek (\(\bar{\nu}_e\)) derdixe holê, çêdibe.
Reaksiyona atomî ji bo vê hilweşînê ev e:
\[ _{27}^{60}Co \rightarrow _{28}^{60}Ni^ + e^- + \bar{\nu}_e \]
Ko:
– \( _{27}^{60}Co \) Kobalt-60 e.
– \( _{28}^{60}Ni^ \) Nîkel-60 e ku di rewşek ajîtasyonê de ye.
– \( e^- \) elektronek e (perçika beta-minus).
– \( \bar{\nu}_e \) antînotrino ye.
Nîkel-60-a ku çêdibe pir caran di rewşek ajîtasyonê de ye û bi gelemperî enerjiya din di forma tîrêjên gama (\(\gamma\)) de berdide da ku bigihîje rewşa bingehîn. Reaksiyona tevahî dikare wiha were nivîsandin:
\[ _{27}^{60}Co \rightarrow _{28}^{60}Ni + e^- + \bar{\nu}_e + \gamma \]
Nimûneya Pirsa 4: Doza Radyasyonê
Pirs:
Eger çavkaniyek ji tîrêjên gama bi çalakiya 2 Curie li dûriya 1 metreyî ji tiştekî were danîn û tîrêj ji hêla tiştekî ve 5 deqîqeyan were kişandin, doza tîrêjê ya ku ji hêla tiştî ve di demên dawîn de tê wergirtin hesab bikin. Bihesibînin ku mîqdara tîrêjê ya ku tê nixumandin 0.5 rad ji bo her Curie di deqîqeyê de ye û faktora kalîteyê ji bo tîrêjên gama 1 e.
Nîqaş:
1. Dozê bi rad hesab bike:
\[ \text{Doz (rad)} = \text{Mîqdara radyasyonê} \times \text{Çalakî} \times \text{Dem (deqe)} \]
\[ = 0.5 \, rad/(Ci \cdot min) \car 2 \, Ci \car 5 \, min \]
\[ = 5 \, rad \]
2. Doza di firênan de hesab bike:
\[ \text{Doz (rem)} = \text{Doz (rad)} \times \text{Faktorê Kalîteyê} \]
\[ = 5 \, rad \caran 1 \, (ji bo gama) \]
\[ = 5 \, mayî \]
Doza radyasyonê ya ku ji hêla cism ve tê wergirtin 5 rem e.
Penutup
Bi lêkolîna pirsgirêkên mînakî yên li jor, em hêvî dikin ku têgihîştina we ya li ser têgehên fîzîka nukleerî û radyoaktîvîteyê kûrtir bikin. Girîng e ku hûn bi pirsgirêkên wekhev pir caran pratîk bikin da ku di têgihîştin û sepandina van têgehên fîzîka nukleerî de jêhatîtir bibin. Fêrbûna we xweş be!
