home |
Kärnans beståndsdelarEn atomkärna är uppbyggd av protoner och neutroner. Den enklaste kärnan består av bara 1 proton och är väte. Tyngre kärnor består av ungefär lika många protoner som neutroner, t.ex kol C som har 6 protoner och 6 neutroner. Men när kärnan får många protoner måste antalet neutroner öka så att det finns fler neutroner än protoner, för att balansera den ökande elektrostatiska repulsionen mellan protonerna. Så har bly 82 protoner och 125 neutroner. Inom atomkärnan finns också en skalstruktur. Vissa kärnor är mycket stabilare än andra. De har lägre massa och har nästan sfärisk form. Dessa kärnar har 2, 8, 20, 28, 50, 82 eller 126 st protoner eller neutroner. Helium har 2 neutroner och 2 protoner och är mycket stabil. Syre har 8 protoner och 8 neutroner. Protontalet Z = atomnumret och antalet neutroner N = A - Z där A är kärnans antal nukleoner (neutroner och protoner). En kärna betecknas med en symbol t.ex Pb för bly och skrivs 20782Pb. A för denna isotop är 207 (neutroner + protoner) och har 82 protoner. Antalet neutroner = 207 - 82 = 125 st. |
Olika sönderfallMånga atomkärnor är stabila. Men vissa kärnor är instabila. De har inte rätt balans mellan antalet neutroner och protoner eller har massa överskottsenergi. Nukleonerna är exciterade i sina skal. Dessa kärnor kan göra sig av med sin överskottsenergi eller sin obalans proton-neutron genom sönderfall.
En atomkärna kan sönderfalla på tre olika sätt. Typerna är α, β och γ. |
β- : |
Strålningens avtagande
Intensiteten hos en radioaktiv strålning avtar exponentiellt med tjockleken på materialet som strålningen tränger igenom.
Den radioaktiva strålning omvandlar kärnorna från ett instabilt tillstånd till ett stabilare tillstånd. Allt eftersom tiden går kommer antalet instabila kärnor att minska i preparatet. Ändringen beskrivs med formeln
Halveringstiden är den tid som det tar för strålningen att bli hälften så stor. |
Strålningens aktivitet
Statistiskt sett kommer en viss andel av de radioaktiva isotoperna i ett preparat att sönderfalla under varje tidsintervall. Andelen som sönderfaller går inte att påverka utan beror endast på vilken isotop det är. Om antalet sönderfall per tidsintervall, aktiviteten, betecknas med R gäller
I ett radioaktiv preparat finns en viss aktivitet. Den beror på att en del av atomkärnorna sönderfaller. Men då minskar antalet atomkärnor av isotopen och antalet nya sönderfall blir mindre. Aktiviteten avtar på samma sätt som antalet atomkärnor av isotopen avtar.
Genom att mäta aktiviteten hos ett radioaktiv preparat kan man bestämma antalet radioaktiva atomkärnor i preparatet. |
Kärnsönderfall
Tabellvärden α-sönderfall
Vid kärnsönderfall skickas radioaktiv strålning ut av något slag. Till exempel sönder faller226Ra till 222Rn genom utsändande av alfa-partiklar. β- sönderfall
21083Bi -> 21084Po + β- + ν + energi β+ sönderfall
148O -> 147N + β+ + ν + energi |
Elektroninfångning Kärnan kan också fånga in en elektron från skalet och med hjälp av den omvandla en proton till en neutron. Vid denna process skickas bara en neutrino ut. Elektroninfångning är möjlig för kärnan om energin inte räcker till för att skicka ut en β+-partikel. I sönderfallet till höger har en elektron fångats in av moderkärnan som omvandlar protonen plus elektronen till en neutron och sedan inte skickar ut β+-partikel, vilket ger ett extra energivinst på 2 elektronmassor eller 2 · 511keV. Frigjorda energin blir då 4,12102 MeV + 2·511 keV = 5,143 MeV. |
γ strålning
Atomkärnan kan avge sin överskottsenergi i form av strålning, γ-strålning som är en typ av ljus med mycket kort våglängd. γ-strålning förekommer ofta vid de andra typerna av sönderfall för att få dotterkärnan till ett lägre energitillstånd. |
home |