Uraanin puoliintumisaika?

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Valaisisiko joku ystävällisesti tavikselle miten tuo uraanin puoliintumisaika on selvitetty.

Lukiossahan noista puoliintumisajoista puhuttiin ja sijoiteltiin luvut kaavaan ja niin päin pois, mutta ei tullut noista perusjutuista sen enempää puhetta tai en ainakaan muista. Eikä Googlekaan suostunut auttamaan tai olisi ehkä auttanut, mutta meni "lontoo" sen verran aihesanaston puolelle, että pääsi punainen lanka katkeamaan.

Kiitän jo etukäteen

Kommentit (14)

o_turunen
Seuraa 
Viestejä10596
Liittynyt16.3.2005

Radioaktiivisen materiaalin puoliintumisaika saadaan selville mittaamalla sen aktiivisuus, eli hajoamisten määrä aikayksikössä. Jos tiedetään lähteen massa ja aktiivisuus, niin tuosta saadaan melko pienellä differentiaaliväännöllä puoliintumisaika.

Kirjastosta varmaan löytyy kvantti- ja ydinfysiikan oppikirja. Niissä on usein tuo differentiaaliyhtälö ja sen ratkaisu esitetty malliesimerkkinä.

Korant: Oikea fysiikka on oikeampaa kuin sinun klassinen mekaniikkasi.
Korant: Jos olet eri mieltä kanssani olet ilman muuta väärässä.

Vierailija

http://per.physics.helsinki.fi/luokanop ... index.html

Puoliintuminen

Radioaktiivisen aineen säteily heikkenee ajan mittaan siten, että aineen lähettämän säteilyn voimakkuus laskee aina puoleen tietyn pituisessa ajassa, puoliintumisajassa. Samalla itse radioktiivinen aine muuttuu toiseksi aineeksi. Puoliintumisajat vaihtelevat aineesta riippuen sekunnin murto-osista miljooniin vuosiin.
Säteilyn puoliintumisen tutkiminen on ollut kouluolosuhteissa vaikeaa. Nykyisin on kuitenkin saatavissa tähän tarkoitettu preparaatti, jonka käsittely on helppoa ja turvallista, eikä kokeessa synny minkäänlaista jätettä.

Preparaatti on täysin suljettu kapseli, jossa on kahta toisiinsa liukenematonta, eri tiheyden omaavaa nestettä. Tiheämmässä nesteessä on liuenneena uraaninitraattina uraanin isotooppia U-238. Sen hajoamistuotteena syntyy koko ajan protaktiniumin isotooppia Pa-234m. Se voidaan erottaa kemiallisesti uraanista. Nesteet sekoitetaan kapselia ravistelemalla, jolloin protaktinium liukenee keveämpään nesteeseen. Kun ravistaminen lopetetaan, kevyt neste nousee Pa-234m mukanaan raskaan nesteen pinnalle; Pa-234m siis rikastuu ylempään nestekerrokseen. Tällöin Pa-234m:n säteilyn heikkenemistä voidaan tutkia mittaamalla. Pa-234m on beta-aktiivista. Puoliintumisaika on 70,2 s. Aktiivisuus on matalahko, mikä hieman vaikeuttaa tarkkoja mittauksia, mutta säteilyn heikkeneminen on ilmiönä selvästi havaittavissa.

tosikolie
Seuraa 
Viestejä663
Liittynyt1.1.2009

Niin,hmm,,mitä tarkoittaa käsite "luonnon aineen puoliintumisaika",,,?

Ja miten se voidaan mitata,,siis todentaa?

Matemaattinen laskenta antaa "matemaattisen oletusarvon".

Miten voidaan todentaa matemaattisen oletusarvon vastaavuus luonnon aineessa joka muuntuu koko ajan?

Matemaattinen oletusarvo on vakio.

Miten tiedämme millainen tämä luonnon aine oli silloin joskus?

Eli miljoonien vuosien aikajänteellä.

o_turunen
Seuraa 
Viestejä10596
Liittynyt16.3.2005

Lainaus:
"Miten voidaan todentaa matemaattisen oletusarvon vastaavuus luonnon aineessa joka muuntuu koko ajan?"

Mitä on uraani muuta kuin uraania?
Jos haluat keskimääräistä hajoamisnopeutta nimittää odotusarvoksi, niin siitä vaan. Kyseessä on kuitenkin ihan perusfysiikka. Jos yksi atomi sylkäisee alfahiukkasen, niin sitten on yksi atomi vähemmän alkuperäistä ainetta. Yksinkertaista, eikö totta?

Jos kysyt sitä, onko hajoamistahti sama sadan miljoonan vuoden kuluttua, niin voin vastata: melko varmasti. Lyhytikäisten radioaktiivisten aineiden hajoamisnopeus ja sen muutokset voidaan hyvin helposti todeta. Tritium ja mitä noita nyt on. Googlettamalla varmaan löydät radionukliditaulukon.

Korant: Oikea fysiikka on oikeampaa kuin sinun klassinen mekaniikkasi.
Korant: Jos olet eri mieltä kanssani olet ilman muuta väärässä.

visti
Seuraa 
Viestejä6331
Liittynyt16.11.2009
tosikolie
:)

Niin,hmm,,mitä tarkoittaa käsite "luonnon aineen puoliintumisaika",,,?

Ja miten se voidaan mitata,,siis todentaa?

Matemaattinen laskenta antaa "matemaattisen oletusarvon".

Miten voidaan todentaa matemaattisen oletusarvon vastaavuus luonnon aineessa joka muuntuu koko ajan?

Matemaattinen oletusarvo on vakio.

Miten tiedämme millainen tämä luonnon aine oli silloin joskus?

Eli miljoonien vuosien aikajänteellä.




Puoliintumisajat eivät ole "matemaattisia". Ne on saatu kokeellisesti hajoamisten määriä tutkimalla. Ne siis eivät ole oletusarvoja, vaan milloin tahansa mittauksin todennettavia vakioita, jonka huolellinen mittaus antaa.
Matemaattinen pohja on siinä, että hajoamisia oletetaan olevan 2-kertainen määrä, jos hajoavaa ainettakin on 2-kertainen määrä ja kaksinkertaisessa ajassa hajoaa 2-kertainen määrä "yksinkertaiseen" verrattuna. Molemmat ehdot ovat ilmeisiä ja luonto niitä myös toteuttaa.
Ihmettelet, ovatko aineet käyttäytyneet aina samoin. Fysiikan perusperiaate on, että ovat! Liikemäärä on säilynyt aina, valolla on ollut avaruudessa aina sama nopeus, elektroni tai neutroni ovat nyt samoja kuin 10 miljardia vuotta sittenkin. Samoin on laita vesimolekyylin tai uraaniatominkin kanssa. Kun näin on oletettu ja toimittu, ei fysiikassa ole koskaan jouduttu ristiriitaan.

Pikku Gen
Seuraa 
Viestejä3210
Liittynyt2.6.2005
Lektu-Elli
Mistä hajoaminen johtuu?

Siitä tiede vaikenee, koska ei ole aavistustakaan.


No?

Sinulla varmaan on aavistus. Pelaako Jumala näpyä uraaniatomeilla?

"Ubi est actio hic?" Missä täällä on säpinää?

Zäp
Seuraa 
Viestejä2299
Liittynyt19.10.2009
Lentotaidoton
Lektu-Elli
Mistä hajoaminen johtuu?

Siitä tiede vaikenee, koska ei ole aavistustakaan.




Heikkovoimasta!



Tarkemmin sanottuna ainoastaan beta-hajoaminen aiheutuu heikkovoimasta. Siinä siis neutroni muuttuu protoniksi tai toisin päin. Tuloksena syntyy myös elektroni tai positroni sekä antineutriino tai neutriino.

Toinen yleinen radioaktiivisen hajoamisen muoto on alfa-hajoaminen, jossa ytimestä irtoaa heliumatomin ydin. Tämä on kvanttimekaaniseen tunneloitumiseen perustuva ilmiö, ja liittyy tavallaan siihen että kyseisellä ytimen palasella on joka hetki tietty (pieni) todennäköisyys löytää itsensä ydintä koossa pitävien voimien vaikutuspiirin ulkopuolelta.

Se, että radioaktiivinen hajoaminen noudattaa tiettyä lakia joka ilmenee mm. puoliintumisaikana johtuu puolestaan puhtaasti siitä että jokaisella ytimellä on sama ulkopuolisista tekijöistä riippumaton todennäköisyys hajota aikayksikköä kohden. Yksittäisen ytimen näkökulmasta puoliintumisaika kertoo ajan jonka kuluessa hajoaminen on tapahtunut 50% todennäköisyydellä.

Kun tarkastellaan suurta joukkoa tällaisia ytimiä, yhden puoliintumisajan kuluttua jäljellä on enää puolet alkuperäisistä. Jos seuraavaksi otetaan tarkasteluun jäljellä olevat ytimet, niin näiden määrä on puolittunut taas yhden poliintumisajan kuluttua, eli alkuperäisistä ytimistä on jäljellä enää neljäsosa.

Vierailija

Isomeerejä tarkoitin. Tarkkaan ottaen jokainen atomiyksilö on oma isomeerinsä, paitsi ehkä joku vety tai helium, koska ainakin kaikki raskaat ovat jokainen uniikkeja yksilöitä. Siitähän hajoamisen hajonta johtuu.

Puoliintumisaikaan vaikuttaa myös paine, kemialliset sidokset (EC kaappauksen takia) ja uusimpana havaintona suurteholaser.

Hyperlaserin avulla voidaan ehkä tuhota ydinjätettä öisin ja tuulisena päivänä, kun sähköä tuotetaan yli oman tarpeen.

Zäp
Seuraa 
Viestejä2299
Liittynyt19.10.2009
Lektu-Elli
Isomeerejä tarkoitin. Tarkkaan ottaen jokainen atomiyksilö on oma isomeerinsä, paitsi ehkä joku vety tai helium, koska ainakin kaikki raskaat ovat jokainen uniikkeja yksilöitä. Siitähän hajoamisen hajonta johtuu.

Puoliintumisaikaan vaikuttaa myös paine, kemialliset sidokset (EC kaappauksen takia) ja uusimpana havaintona suurteholaser.

Hyperlaserin avulla voidaan ehkä tuhota ydinjätettä öisin ja tuulisena päivänä, kun sähköä tuotetaan yli oman tarpeen.




Saman alkuaineen samat isotoopit ovat kaikki identtisiä, eivät millään tavalla yksilöitä. Niillä on samat ydinfysikaaliset ominaisuudet, samat puoliintumisajat, jne. Radioaktiivisessa hajoamisessa ei ole muuta hajontaa kuin se että hajoaminen on itsessään satunnaisprosessi. Ytimien hajoamistodennäköisyydet ovat kuitenkin täsmälleen samat.

Isomeerillä tarkoitetaan ydintä joka ei ole perus- vaan virittyneessä tilassa, eli sillä on ylimääräistä energiaa. Viritystila voi syntyä ydinreaktion tai radioaktiivisen hajoamisen seurauksena. Eri isotooppien viritystilojen eliniät vaihtelevat melkoisesti, mutta metastabiilista tai isomeerisesta tilasta puhutaan yleensä silloin kun viritystilan ikä on pidempi tai samaa suuruusluokkaa kuin ytimen elinikä perustilassa.

Esimerkkinä vaikka amerikiumin 242-isotooppi, jonka perustilan (Am-242) puoliintumisaika on n. 16 tuntia ja isomeerisen tilan (Am-242m) puoliintumisaika 152 vuotta. Viritystilan purkautuminen on saman tyyppinen satunnaisprosessi kuin radioaktiivinen hajoaminen, jonka kanssa se yleensä myös kilpailee. Esim. tuon amerikiumin tapauksessa 99.5% Am-242m -ytimistä hajoaa gammaemissiolla perustilalle, mutta 0.5% päätyy suoraan alfahajoamisen kautta neptunium-238:ksi.

Puoliintumisaikaan tai muihinkaan ytimen ominaisuuksiin ei voi vaikuttaa muuttamatta ytimen rakennetta tai viritystilaa. Esim. paineella tai lämpötilalla ei tällaista vaikutusta saada aikaan. Tuo mainitsemasi elektronikaappaus on siinä mielessä poikkeus että reaktio ei tapahdu ytimen sisällä vaan ytimen ja sisäkuoren elektronin välillä, ja kemialliset sidokset muuttavat jonkin verran elektronikuorien rakennetta. Vaikutus reaktion todennäköisyyteen on kuitenkin pieni.

Myöskään laserin fotonien energiat eivät riitä irrottamaan ytimestä nukleoneja tai muuttamaan ytimen viritystilaa. Tuo lasersovellus mistä puhut liittyy todennäköisesti siihen että suuritehoisella laserpulssilla saadaan tuotua aineeseen lyhyessä ajassa niin suuri energiatiheys että kohtion atomit ionisoituvat ja muuttuvat plasmaksi, jossa vapaiden elektronien energiat saattavat olla kymmeniä tai satoja megaelektronivoltteja. Nämä, ja prosessissa syntynyt korkeaenerginen gammasäteily voi sitten aikaansaada niitä varsinaisia ydinreaktioita. Kyse on kuitenkin enemmän laboratoriokokeista kuin laitteesta joka hävittää ydinjätettä. Laserfuusio perustuu saman tyyppiseen ideaan.

Uusimmat

Suosituimmat