בייַשפּיל פֿראַגעס וועגן דיסקוסיע פֿון נוקלעאַרער פֿיזיק און ראַדיאָאַקטיוויטעט

בייַשפּיל פֿראַגעס וועגן דיסקוסיע פֿון נוקלעאַרער פֿיזיק און ראַדיאָאַקטיוויטעט

נוקלעארע פיזיק און ראַדיאָאַקטיוויטעט זענען צווייגן פון פיזיק וואָס האַנדלען מיט דער שטודיע פון ​​אַטאָם קערנס און די ראַדיאָאַקטיווע פאַרפוילן דערשיינונגען וואָס פּאַסירן אין די קערנס. באַהערשן די יסודותדיקע קאָנצעפּטן איז קריטיש אין פֿאַרשידענע פעלדער, אַרייַנגערעכנט מעדיצין, נוקלעאַרע ענערגיע און מאַטעריאַל וויסנשאַפֿט. אין דעם אַרטיקל וועלן מיר דיסקוטירן עטלעכע בייַשפּיל פּראָבלעמען שייך צו נוקלעאַרע פיזיק און ראַדיאָאַקטיוויטעט, צוזאַמען מיט זייערע דערקלערונגען, צו העלפֿן אייער פֿאַרשטאַנד.

גרונטלעכע הקדמה צו נוקלעארע פיזיק און ראַדיאָאַקטיוויטעט
איידער מיר גייען אריין אין די ביישפיל פראגעס, איז עס א גוטע געדאנק צו איבערקוקן עטלעכע גרונטלעכע קאנצעפטן:
– אטאמישער קערן: באשטייט פון פראטאנען און נעיטראנען. פראטאנען זענען פאזיטיוו געלאדנט, בשעת נעיטראנען זענען נישט געלאדנט.
– ראַדיאָאַקטיוויטעט: דער פּראָצעס פון פאַרפוילן פון נישט-סטאַבילע קערנס אין מער סטאַבילע קערנס מיטן אויסשטראַלן פון פּאַרטיקלען אָדער ראַדיאַציע.
– טיפן פון ראַדיאָאַקטיוון פאַרפוילן: אַלפאַ (\(\alpha\)), ביתא (\(\beta\)), און גאַמאַ (\(\gamma\)) פאַרפוילן.
– געזעץ פון ראַדיאָאַקטיוון פאַרפוילן: באַשרײַבט ווי די צאָל ראַדיאָאַקטיווע קערנס פאַרקלענערט זיך מיט דער צײַט.

בייַשפּיל קשיא 1: מאַסע און פאַרפוילן ענערגיע

פראגע:
אן אוראניום-238 קערן צעפאַלט אין טאָריום-234 דורך דער אויסשטראַלונג פון אַן אַלפאַ פּאַרטיקל. אויב די מאַסע פון ​​אוראניום-238 איז 238.0508 u, די מאַסע פון ​​טאָריום-234 איז 234.0436 u, און די מאַסע פון ​​די אַלפאַ פּאַרטיקל איז 4.0026 u, רעכנט אויס די ענערגיע וואָס ווערט באַפרייט אין דעם צעפאַל.

פֿאַרעפֿנטלעכט:
די ענערגיע וואָס ווערט באַפרייט אין דעם פאַרפוילונג פּראָצעס קען מען אויסרעכענען ניצנדיק די באַציִונג צווישן מאַסע און ענערגיע געגעבן דורך איינשטיין'ס גלייכונג \(E=mc^2\).

1. רעכנט אויס די פעלנדיקע מאַסע:
(Δm = (מאַסע U₂⁴) – (מאַסע Th₂⁴ + מאַסע α))
\( = 238.0508 – (234.0436 + 4.0026) \)
\( = 238.0508 – 238.0462 \)
\( = 0.0046\, u \)

2. קאָנווערטירן די פארלוירענע מאַסע צו ענערגיע ניצנדיק \(c^2 \):
(E = Δm × 931.5, MeV/u)
(= 0.0046 מאָל 931.5)
(אומגעפער 4.29, MeV)

אַלזאָ, די ענערגיע וואָס ווערט באַפרייט אין דעם פאַרפוילן איז בערך 4.29 MeV.

בייַשפּיל קשיא 2: האַלב-לעבן און טעטיקייט

פראגע:
א ראַדיאָאַקטיווע מוסטער האט אָנהייב אַן אַקטיוויטעט \(A_0 \) פון 1000 Bq. נאָך 10 שעה, פאַרקלענערט זיך איר אַקטיוויטעט צו 125 Bq. באַשטימט די האַלב-לעבן פון דער ראַדיאָאַקטיווער סובסטאַנץ.

פֿאַרעפֿנטלעכט:
די טעטיקייט (A) פון א ראדיאאקטיווער סובסטאנץ איז גלייך פראפארציאנעל צו דער צאל ראדיאאקטיווע קערנס (N). דער געזעץ פון ראדיאאקטיווער פארפוילונג זאגט:
\[ A(t) = A_0 e^{-\lambda t} \]

וואו \( \lambda \) איז די דיקיי קאָנסטאַנט:

1. רעכנט אויס די דיקיי קאנסטאנט (\( \lambda \)):
\[ \frac{A(t)}{A_0} = e^{-\lambda t} \]
\[ \frac{125}{1000} = e^{-\lambda \times 10} \]
\[ 0.125 = e^{-\lambda \מאל 10} \]
[\ln(0.125) = -\lambda \times 10 \]
\[ \lambda = -\frac{\ln(0.125)}{10} \]

2. באַשטימען די האַלב-לעבן (\( T_{1/2} \)):
\[ T_{1/2} = \frac{\ln(2)}{\lambda} \]
[ \lambda = \frac{\ln(8)}{10} = \frac{2.079}{10} = 0.2079 \, h^{-1} \]
[ט_{1/2} = \frac{\ln(2)}{0.2079} \approx 3.3 \, שעה \]

די האַלב-לעבן פון דער ראַדיאָאַקטיווער סאַבסטאַנץ איז אַרום 3.3 שעה.

בייַשפּיל 3: ביתא פאַרפוילן און אַנטינעוטרינאָס

פראגע:
א קאָבאַלט-60 קערן צעפאַלט דורך ביתא-מינוס צעפאַל צו שאַפֿן אַ ניקעל-60 קערן. שרײַבט די נוקלעאַרע רעאַקציע פֿאַר דעם צעפאַל און אידענטיפֿיצירט די פּאַרטיקלען וואָס זענען פֿאַרבונדן.

פֿאַרעפֿנטלעכט:
ביתא-מינוס פארפוילונג (\(\beta^-\)) פאסירט ווען א נעיטראן אין דעם קערן פון אן אטאם ענדערט זיך אין א פראטאן, בשעת'ן ארויסשטויסן אן עלעקטראן (\(\beta^-\)) און אן אנטינעיטרינא (\(\bar{\nu}_e\)).

די נוקלעארע רעאקציע פאר דעם פארפויל איז:
\[ _{27}^{60}Co \rightarrow _{28}^{60}Ni^ + e^- + \bar{\נו}_e \]

וואו:
– \( _{27}^{60}Co \) איז קאָבאַלט-60.
– \( _{28}^{60}Ni^ \) איז ניקעל-60 אין אן אויפגערעגטן צושטאנד.
– \( e^- \) איז אַן עלעקטראָן (בעטאַ-מינוס פּאַרטיקל).
– \( \bar{\nu}_e \) איז אַן אַנטינעוטרינאָ.

דער ניקעל-60 וואס ווערט געשאפן איז אפט אין אן אויפגערעגטן צושטאנד און וועט געווענליך ארויסלאזן ווייטערדיגע ענערגיע אין דער פארעם פון גאמא שטראלן (\(\gamma\)) כדי צו דערגרייכן דעם גרונט צושטאנד. די גאנצע רעאקציע קען געשריבן ווערן אלס:
\[ _{27}^{60}Co \rightarrow _{28}^{60}Ni + e^- + \bar{\nu}_e + \gamma \]

בייַשפּיל קשיא 4: ראַדיאַציע דאָזע

פראגע:
אויב אַ מקור פֿון גאַמאַ ראַדיאַציע מיט אַן אַקטיוויטעט פֿון 2 קירי ווערט געשטעלט אין אַ דיסטאַנץ פֿון 1 מעטער פֿון אַן אָביעקט און די ראַדיאַציע ווערט אַבזאָרבירט דורך דעם אָביעקט פֿאַר 5 מינוט, רעכנט אויס די ראַדיאַציע דאָזע וואָס דער אָביעקט באַקומט אין רעמס. אַננעמען אַז די סומע ראַדיאַציע וואָס ווערט באַדעקט איז 0.5 ראַד פּער קירי פּער מינוט און דער קוואַליטעט פֿאַקטאָר פֿאַר גאַמאַ ראַדיאַציע איז 1.

פֿאַרעפֿנטלעכט:
1. רעכן אויס די דאָזע אין ראַד:
\[ \text{דאָזע (ראַד)} = \text{מאָס פון ראַדיאַציע} \times \text{אַקטיוויטעט} \times \text{צייט (מינוטן)} \]
\[ = 0.5 \, ראַד / (סי \ קדאָט מין) \ מאל 2 \, סי \ מאָל 5 \, מין \]
\[ = 5 \, ראַד \]

2. רעכענען אויס די דאָזע אין ברעיקס:
\[ \text{דאָזע (rem)} = \text{דאָזע (rad)} \times \text{קוואַליטעט פאַקטאָר} \]
\[ = 5 \, ראַד \מאַל 1 \, (פֿאַר גאַמאַ) \]
\[ = 5 \, רעם \]

די ראַדיאַציע דאָזע וואָס דער אָביעקט באַקומט איז 5 רעם.

קלאָוזינג
דורך שטודירן די ביישפּיל פּראָבלעמען אויבן, האָפן מיר צו פֿאַרטיפֿן אייער פֿאַרשטאַנד פֿון די קאָנצעפּטן פֿון קערן־פֿיזיק און ראַדיאָאַקטיוויטעט. ס'איז וויכטיק צו פּראַקטיצירן ענלעכע פּראָבלעמען אָפֿט כּדי צו ווערן מער באַקאַנט אין פֿאַרשטיין און אָנווענדן די קערן־פֿיזיק קאָנצעפּטן. פֿריילעך לערנען!