Eżempji ta' Mistoqsijiet li Jiddiskutu t-Tnaqqis Beta (β)
It-tħassir radjuattiv huwa l-proċess li bih nukleu atomiku instabbli jirrilaxxa partiċelli biex jikseb stat aktar stabbli. F'dan l-artikolu, se niffokaw fuq it-tħassir beta (β), tip ta' tħassir radjuattiv. L-għan ewlieni tagħna huwa li nifhmu t-tħassir beta permezz ta' eżempji u s-soluzzjonijiet tagħhom. Ejja nibdew billi nitgħallmu l-bażi tat-tħassir beta qabel ma nidħlu fl-eżempji.
Bażiċi tat-Tħassir Beta
It-tħassir beta jinvolvi t-trasformazzjoni ta’ ċerti nuklei atomiċi billi joħorġu partiċelli beta. Hemm żewġ tipi ta’ tħassir beta:
1. Tħassir beta-minus (β-): F'dan it-tħassir, newtron fin-nukleu jinbidel fi proton, elettron (magħruf bħala partiċella beta), u antinewtrin elettroniku. L-ekwazzjoni tar-reazzjoni hija:
\[
n \rightarrow p + e^- + \bar{\nu}_e
\]
Hawnhekk, \(n\) huwa newtron, \(p\) huwa proton, \(e^-\) huwa elettron (beta), u \(\bar{\nu}_e\) huwa antinewtrin tal-elettroni.
2. Tħassir beta-plus (β+): Dan iseħħ meta proton fin-nukleu jinbidel f'newtron, pożitron (antielettron), u newtrino elettroniku. L-ekwazzjoni hija:
\[
p \rightarrow n + e^+ + \nu_e
\]
Fejn \(e^+ \) huwa pożitron u \(\nu_e \) huwa newtrino elettroniku.
Eżempju 1: Beta-minus Decay
Mistoqsija:
Nukleu tal-karbonju-14 (\( ^{14}_{6}\text{C} \)) jgħaddi minn tħassir beta-minus. Iddetermina l-prodotti ta' dan it-tħassir u ikteb l-ekwazzjoni nukleari.
Diskussjoni:
L-ewwel, nidentifikaw li l-karbonju-14 (\( ^{14}_{6}\text{C} \)) għandu numru atomiku ta' 6 u numru tal-massa ta' 14. Fit-tħassir beta-minus, wieħed min-newtroni fin-nukleu jinbidel fi proton. Dan ifisser li n-numru atomiku tan-nukleu jiżdied b'unità waħda, filwaqt li n-numru tal-massa jibqa' l-istess.
Hawn hi l-ekwazzjoni tat-tħassir beta-minus għall-karbonju-14:
\[
^{14}_{6}\text{C} \rightarrow ^{14}_{7}\text{N} + e^- + \bar{\nu}_e
\]
Di mana:
– Il-prodott tat-tħassir huwa nitroġenu-14 (\( ^{14}_{7}\text{N} \)).
– L-elettroni (\(e^- \)) huma l-partiċelli beta emessi.
– \( \bar{\nu}_e \) huwa antinewtrino elettroniku li jiġi emess ukoll.
Eżempju 2: Tħassir Beta-plus
Mistoqsija:
In-nukleu tal-fluworin-18 (\( ^{18}_{9}\text{F} \)) jgħaddi minn tħassir beta-plus. Iddetermina l-prodotti ta' dan it-tħassir u ikteb l-ekwazzjoni nukleari.
Diskussjoni:
Il-fluworin-18 (\( ^{18}_{9}\text{F} \)) għandu numru atomiku ta' 9 u numru tal-massa ta' 18. Fit-tħassir beta-plus, proton fin-nukleu jinbidel f'newtron li jnaqqas in-numru atomiku b'wieħed, iżda n-numru tal-massa jibqa' l-istess.
Hawn hi l-ekwazzjoni tat-tħassir beta-plus għall-fluworin-18:
\[
^{18}_{9}\text{F} \rightarrow ^{18}_{8}\text{O} + e^+ + \nu_e
\]
Di mana:
– Il-prodott tat-tħassir huwa l-ossiġnu-18 (\( ^{18}_{8}\text{O} \)).
– Il-Pożitron (\( e^+ \)) huwa partiċella beta li tiġi emessa.
– \( \nu_e \) huwa newtrino elettroniku li jiġi emess ukoll.
Eżempju ta' Mistoqsija 3: Enerġija ta' Tħassir
Mistoqsija:
Ikkalkula l-enerġija rilaxxata waqt it-tħassir beta-minus jekk l-iżotopu strontium-90 (\( ^{90}_{38}\text{Sr} \)) jitħassar għal yttrium-90 (\( ^{90}_{39}\text{Y} \)). Il-massa ta' strontium-90 hija 89,907738 u, u l-massa ta' yttrium-90 hija 89,907152 u. Il-massa ta' elettron hija 0,000548 u.
Diskussjoni:
L-enerġija rilaxxata matul it-tħassir beta-minus tista' tiġi kkalkulata mid-differenza fil-massa bejn il-prodotti u r-reattanti, imbagħad konvertita f'enerġija bl-użu tal-ekwazzjoni ta' Einstein \(E=mc^2\).
Il-bidla fil-massa (\( \Delta m \)) hija d-differenza bejn il-massa inizjali u l-massa finali, inkluża l-massa tal-elettron emess:
\[
Δm = (massa } ^{90}_{38}\text{Sr}) – (massa } ^{90}_{39}\text{Y} + massa tal-elettroni)
\]
Sostituzzjoni tal-valur:
\[
Δm = 89,907738, \text{u} – (89,907152, \text{u} + 0,000548, \text{u})
\]
\[
\Delta m = 0,000038 \, \text{u}
\]
Konverżjoni ta' bidliet fil-massa għal enerġija (1 u = 931.5 MeV/c²):
\[
E = Δm × 931.5, MeV/c²
\]
\[
E = 0,000038 \, \text{u} \times 931.5 \, \text{MeV}
\]
\[
E \madwar 0,03537 \, \text{MeV}
\]
L-enerġija rilaxxata matul it-tħassir hija madwar 0,03537 MeV.
Konklużjoni
It-tħassir beta huwa fenomenu affaxxinanti li jgħinna nifhmu t-trasformazzjonijiet sottili li jistgħu jseħħu fin-nuklei atomiċi. Billi nistudjaw it-tħassir beta-minus u beta-plus, nistgħu nidentifikaw kif l-elementi jittrasformaw f'elementi oħra u nikkalkulaw l-enerġija rilaxxata matul il-proċess. Permezz ta' din il-problema ta' eżempju, niksbu għarfien aktar profond tad-dinamika involuta fit-tħassir radjuattiv u l-importanza tal-kunċetti fundamentali fil-fiżika nukleari.
