Tidigare har vi sett hur ett tunt skikt, nästan av vilket material som helst, kan stoppa α-strålning. Det beror på att α-partiklarna utgörs av heliumkärnor, som är förhållandevis stora när de ska igenom en barriär. β-strålning kräver ett tätare material, men här är också partiklarna mindre; β-strålning utgörs av elektroner. Slutligen har vi γ-strålning, den utgörs utav fotoner. För att stoppa γ-strålning krävs bly, eller något annat tätt material.
I inlägget Energiutmaningen ges i uppgift att beräkna massan av det väte-2 som förbränns i solen under ett år. Givet reaktionsformlen
Reaktionsformel väte till helium
samt att väteisotopen har massan motsvarande 1876 MeV och heliumisotopen massa motsvarande 3728 MeV, så gäller att massdefektens energivärde är 24.00 MeV.
Solen får sin energi från sammanslagning av 2 st. väte-2 till 1 st. helium-4. Solens effekt är
Beräkna hur många kilogram väte som förbränns under ett år.
OBS! Detta är enbart ett exempel för att illustrera en fusionsprocess i naturen. Den / de verkliga processerna i solen kan skilja sig från ovanstående, liksom den totalt utvecklade effekten (se notering om detta i lösningsförslaget).
En fråga på dagens lektion gällde hur massorna (energierna) förhåller sig mellan produkter och ursprung vid fusion och fission. Regeln är att de spontana processerna avger energi, och att dessa går i den riktningen mot järn och nickel (se bilden Bindningsenergi som funktion av masstal). Det innebär att produkterna, dvs det som står på höger sida om reaktionspilen, är lättare än ursprungsnukliden. Detta hoppas jag att det inte råder någon tvekan om.
Det vi normalt tycker är litet och svagt kan i själva verket vara stort och starkt om det slås ut på den faktiska storleken. T ex är ju en myra stark som släpar laster långväga som överstiger dess kroppsmassa… Läs vidare om atomernas storlek och de i dessa verkande krafterna nedan!
Jag hittade en Powerpoint-presentation som tar upp kärnfysiken på ungefär sammma sätt som boken, skillnaden är bara sättet att presentera det på (olika människor tillgodogör sig ju information bäst på olika sätt). Jag tar inte ansvar för innehållet, men det kan mycket väl utgöra ett komplement till boken om det är något som någon fastnar på, eller helt enkelt vill bedriva sina studier aktivt. Sedan tar detta material upp saker, framför allt i slutet, som inte ingår i detta läsavsnitt. Powerpointpresentationen finns här.
Snart dags för det sista fysikprovet!
Ingående avsnitt till detta är 13.1 – 13.10 i Heureka! B. De rekommenderade uppgifterna, vilka följer nedan, tar visserligen upp saker som ingår i senare avsnitt (men även ur tidigare avsnitt / kapitel); men det är tillämpningar på det vi redan gått igenom. Orientera er bland uppgifterna, nästa vecka (måndag och onsdag) kommer vi att arbeta med dessa på lektionstid.
Nu på fredag, 30/4 kommer vi (förhoppningsvis!) att göra en laboration som går ut på att bestämma den tjocklek med bly som krävs för att hindra i genomsnitt 50% av gammastrålningen att passera.
Sammanställning av rekommenderade uppgifter: 13.1 – 13.6, 13.11,. 13.13, 13.15, 13.16, 13.17, 13.19, 13.20, 13.21, 13.24, 13.27, 13.29 och 13.33.
Vi har ju tidigare behandlat energi – mass-ekvivalensen, och vad det får för konsekvenser för massan i en atomkärna där det finns bindningsenergi. De senaste lektionerna har vi även talat om den strålning som uppkommer i samband med sönderfall av tyngre nuklider till lättare sådana. Det finns tre huvudtyper av sådan joniserande strålning; α-, β- och γ-strålning. Vad beträffar β-strålning förekommer den i två varianter; β+ (består av positroner) och β- (består av elektroner). Läs mer om de olika strålningstyperna på sidorna 350 – 358 i Heureka! B. Det jag speciellt vill trycka på är de olika typerna av β-strålning; samtidigt som en positron emitteras så emitteras också en liten partikel som kallas för neutrino. Om det är en elektron som emitteras sänds neutrinons antipartikel ut – antineutrino. Eftersom det är två partiklar (i respektive fall) som sänds ut, varav det bara är den ena som utgör strålningen (positronen respektive elektronen) så kommer strålningen att variera i energi beroende på en slumpmässig energifördelning mellan de ingående partiklarna (se Fig. 15, sid. 355).
Jag har kommit lite efter med bloggskrivandet i denna kurs, men här kommer en sammanfattning på det vi gått igenom i kärnfysik under vecka 15.
I boken svarar det ungefär mot avsnitten 13.1 – 13.5 i Heureka! B. Vi har talat om nukleoner (kärnpartiklar, dvs protoner och neutroner) och nuklider (hela atomkärnor, vilka är uppbyggda av nukleoner. I formelsamlingen (Formler och tabeller, Natur och Kultur, sid. 74 ff), finns massorna i enheten 1u på ett urval av isotoper, nukleonerna och elektronen. 1u är en mycket lite massenhet, det är nämligen 1/12 av massan för en kolatom bestående av 6 protoner och 6 neutroner – brukar benämnas kol-12).
