Nusu ya maisha ya mambo ya mionzi - ni nini na jinsi ya kufafanua hilo? Mfumo nusu ya maisha

historia ya utafiti wa mionzi alianza Machi 1, 1896, wakati maarufu Kifaransa mwanasayansi Anri Bekkerel ajali aligundua jambo la ajabu katika mionzi ya chumvi uranium. Aligeuka kuwa sahani kupiga picha, kuwekwa katika sanduku na sampuli umeharibiwa. Ni matokeo ya nchi kumiliki high hupenya mionzi, ambayo ilikuwa na utajiri uranium. Mali hii inapatikana katika mambo nzito, kukamilisha meza ya upimaji. Alipewa jina "mionzi".

Sisi kuanzisha tabia ya mionzi

Utaratibu huu - hiari uongofu mwanachama chembe isotopu katika isotopu tofauti na mageuzi sawia ya chembe ya msingi (elektroni, viini atomia ya heli). Conversion atomi alionekana kuwaka, bila kuhitaji nje nishati ngozi. wingi kuu sifa za kutolewa nishati wakati wa mchakato wa kuoza mionzi, iitwayo shughuli.

mionzi sampuli shughuli inayoitwa kinachowezekana idadi ya uharibifu wa sampuli kwa wakati kitengo. Katika SI (System ya Kimataifa) kitengo cha kipimo inaitwa Becquerel (Bq). Katika mojawapo Becquerel iliyopitishwa shughuli hiyo sampuli ambayo hutokea kwa wastani 1 kusambaratika kwa sekunde.

A = λN, ambapo λ- kuoza daima, N - idadi ya atomi kazi katika sampuli.

Wametengwa α, β, γ-koma. milinganyo sambamba huitwa sheria kukabiliana:

jina	Nini kinatokea	majibu equation
α kuoza	uongofu wa kiini atomia katika X Y kiini ikitoa kiini cha helium chembe	X Z A → Z-Y 2 A-4 + 4 2 Yeye
β - kusambaratika	uongofu wa kiini atomia katika X Y kiini na elektroni vya	Z A → Z + X 1 Y A + -1 e A
γ - kuoza	si akifuatana na mabadiliko katika kiini, nguvu zinazozalishwa katika mfumo wa mawimbi ya sumakuumeme	X Z A → Z X A + γ

kipindi cha muda katika mionzi

wakati wa kuanguka kwa chembe haiwezi kuwekwa kwa chembe fulani. Kwa ajili yake, hata hivyo ni "ajali" badala ya muundo. Kutengwa wa nishati kwamba sifa mchakato, hufafanuliwa kama shughuli ya sampuli.

Ni niliona kuwa mabadiliko ya muda. Wakati mambo ya mtu binafsi kuonyesha shahada ya kushangaza ya uthabiti wa mionzi, kuna vitu ambaye shughuli itapungua mara kadhaa katika kipindi cha muda mfupi. Amazing aina! Je, inawezekana kupata mfano katika michakato hii?

Ni imara kwamba kuna wakati ambapo hasa nusu ya atomi ya sampuli kufanyiwa kuoza. muda Wakati huu inaitwa "nusu ya maisha". Nini maana ya kuanzishwa kwa dhana hii ni nini?

nusu ya maisha ni nini?

Inaonekana kwamba kwa mara ya sawa na kipindi, hasa nusu ya kazi atomi mapumziko sasa sampuli. Lakini hii haina maana kwamba wakati wa atomi yote halisi disintegrate kabisa katika mbili na nusu ya maisha? Hata kidogo. Baada ya hatua fulani katika sampuli ni nusu ya mambo ya mionzi na kiasi hicho cha wakati iliyobaki atomi hutengana hata nusu, na kadhalika. mionzi likiendelea kwa muda mrefu, juu sana kuliko nusu ya maisha. Kwa hiyo, chembe hai katika sampuli zimehifadhiwa kujitegemea kutoka mionzi

nusu ya maisha - wingi ambayo inategemea tu juu ya tabia za dutu. thamani hufafanuliwa kwa isotopu wengi inayojulikana mionzi.

Meza: "nusu ya maisha kuoza isotopu fulani"

jina	wajibu	aina ya kuoza	nusu ya maisha
radium	88 Ra 219	alpha	sekunde 0.001
magnesium	12 Mg 27	beta	dakika 10
radoni	86 Rn 222	alpha	siku 3.8
cobalt	27 Co 60	beta, gamma	miaka 5.3
radium	88 Ra 226	alpha, gamma	miaka 1620
Uranus	92 238 U	alpha, gamma	Miaka bilioni 4.5

Uamuzi wa nusu ya maisha iliyofanywa kimajaribio. Katika masomo ya maabara uliofanywa mara kwa mara ya kupima shughuli. Kwa kuwa sampuli maabara ya ukubwa wa chini (usalama mtafiti ni zaidi ya wote), majaribio ni uliofanywa na vipindi tofauti, mara kwa mara mara nyingi. Ni kutokana na utaratibu wa mawakala wa mabadiliko ya shughuli.

Ili kuamua nusu ya maisha ni kipimo shughuli ya sampuli katika vipindi maalum. Kutokana na kwamba parameter kuhusiana na wingi wa chembe disintegrated sheria mionzi kuoza, kuamua nusu ya maisha.

MFANO ufafanuzi kwa isotopu

Hebu idadi ya vipengele hai wa isotopu kwa wakati huo ni sawa na N, wakati muda wakati ambao uchunguzi ni t ₂ - t ₁ ambapo mwanzo na mwisho ni uchunguzi wa kutosha wa karibu. Kudhani kwamba n - idadi ya atomi disintegrated katika muda uliowekwa, basi n = KN (t ₂ - t _1).

Katika msemo huu, K = 0693 / T½ - uwiano sababu, iitwayo kwa meno mara kwa mara. T½ - nusu ya maisha ya isotopu.

Kudhani kwa kitengo wakati yanayopangwa. Hivyo K = n / N inaonyesha sehemu ya isotopu viini sasa kusambaratika kwa wakati kitengo.

Kujua thamani ya uharibifu wa mara kwa mara inaweza kuamua na nusu ya maisha ya kuoza: T½ = 0693 / K.

Kwa sababu hiyo kwa wakati kitengo hakuna mapumziko ya idadi fulani ya atomi kazi, na idadi fulani.

sheria ya kuoza mionzi (spp)

Nusu ya maisha ni msingi spp. Pattern inayotokana Frederick Soddy na Ernest Rutherford kwa misingi ya matokeo ya majaribio katika 1903. Ni ajabu kwamba vipimo mbalimbali kufanywa na vyombo kwamba ni mbali na kamili katika suala la mapema karne ya ishirini, lililosababisha matokeo sahihi na halali. Alikuwa msingi wa nadharia ya mionzi. Sisi hupata kuingia hisabati ya sheria mionzi kuoza.

- Hebu N ₀ - idadi ya atomi kazi kwa muda wa kazi. Baada ya muda huo t itakuwa nondecomposed N vipengele.

- Wakati sawa na nusu ya maisha kubaki hasa nusu ya mambo ya kazi: N = N _0/2.

- Baada ya kipindi kingine cha nusu moja ya sampuli ni: N = N _0/4 = N _0/2 ² atomi kazi.

- Baada ya muda sawa na zaidi ya nusu ya maisha, sampuli atabakia tu: N = N _0/8 = N ^_0/2 Machi.

- Wakati jeshi n nusu vipindi katika Sampuli utabaki ₀ N = N / 2 ⁿ chembe hai. Katika msemo huu n = t / T½: uwiano wa uchunguzi kwa nusu ya maisha.

- ina spp tofauti kujieleza hisabati ambayo ni rahisi zaidi katika kazi: N = N ₀ 2 ^{- t / _T½.}

muundo inaruhusu kuamua, kwa kuongeza nusu ya maisha, idadi ya atomi kazi isotopu nondecomposed kwa wakati huo. Kujua idadi ya atomi ya sampuli katika mwanzo wa uchunguzi, baada ya muda fulani, unaweza kuamua maisha ya madawa ya kulevya.

Kuamua nusu ya maisha ya mionzi kuoza sheria formula inasaidia tu kama vigezo fulani: idadi ya isotopu kazi katika sampuli, ni vigumu kupata kutosha.

Madhara ya sheria

Rekodi spp formula unaweza, kwa kutumia dhana ya shughuli na maandalizi ya molekuli atomi.

Shughuli ni sawia na idadi ya atomi mionzi: A = A ₀ • 2 ^{-t / T.} Katika utaratibu huu, ₀ - shughuli sampuli wakati sifuri, - Shughuli baada ya sekunde t, T - nusu ya maisha.

Uzito wa dutu inaweza kutumika katika muundo: m = m ₀ • 2 ^{-t / T}

Kwa vipindi yoyote ya mara kwa mara mapumziko kabisa uwiano sawa wa atomi mionzi inapatikana katika maandalizi hayo.

mipaka ya applicability ya sheria

sheria katika mambo yote ni takwimu, kufafanua taratibu katika microcosm. Inaeleweka kuwa nusu ya maisha ya mambo ya mionzi - takwimu. Sifa ya kubahatisha ya matukio katika viini atomia unaonyesha kuwa msingi holela unaweza kuanguka wakati wowote. Kutabiri tukio haiwezekani, tunaweza tu kuamua uaminifu wake kwa wakati. Matokeo yake, nusu ya maisha haina maana:

• kwa chembe fulani;
• kima cha chini cha sampuli raia.

maisha ya chembe

kuwepo kwa chembe katika hali yake ya awali inaweza mwisho kwa ya pili, na labda mamilioni ya miaka. Majadiliano kuhusu muda wa chembechembe za maisha pia ni si lazima. Kwa kuingia kiasi sawa na thamani wastani wa maisha ya atomi, unaweza kuzungumzia kuwepo kwa atomi ya isotopu mionzi, madhara ya mionzi kuoza. nusu ya maisha ya kiini atomia inategemea tabia za chembe na si hutegemea kiasi nyingine.

Je, inawezekana kutatua tatizo: jinsi ya kupata nusu ya maisha, kujua maisha ya wastani?

Kuamua nusu ya maisha mawasiliano formula kwa maisha ya wastani wa chembe na kuoza msaada wa mara kwa mara, si chini.

_{τ = T 1/2 / LN2 = T} 1/2 / 0693 = 1 / λ.

Katika rekodi hii, τ - maisha wastani, λ - kuoza mara kwa mara.

Kwa kutumia nusu ya maisha

Maombi spp wa kuamua umri wa sampuli ya mtu binafsi ni mkubwa katika utafiti wa karne ya ishirini ya marehemu. usahihi wa kuamua umri wa mabaki mabaki ya hivyo kuongezeka kwamba inaweza kutoa ufahamu katika maisha wakati wa milenia ya BC.

Radiocarbon kisukuku sampuli hai kulingana na mabadiliko ya carbon-14 shughuli (radiocarbon) sasa katika viumbe wote. Ni iko ndani ya mwili hai wakati wa metaboli na zilizomo humo katika mkusanyiko husika. Baada ya kifo cha metaboli na mazingira haachi. mkusanyiko wa carbon mionzi maporomoko kutokana na kuoza asili, shughuli itapungua kwa uwiano.

Na maadili hayo, nusu ya maisha, formula sheria ya kuoza mionzi husaidia kuamua wakati wa kusitishwa kwa maisha ya viumbe.

Mlolongo wa mabadiliko mionzi

Mafunzo ya mionzi zilifanyika katika mazingira ya maabara. uwezo wa ajabu kwa mambo ya mionzi bado kazi kwa saa, siku au hata miaka inaweza kuja kama mshangao katika mwanzo wa Fizikia karne ya ishirini. Mafunzo, kwa mfano, thorium, ikifuatiwa na matokeo zisizotarajiwa: katika ampoule C. ya shughuli zake ni kubwa. Wakati harufu kali kidogo ya kutua. hitimisho ni rahisi: kubadilishwa kwa thorium akifuatana na kutolewa kwa radon (gesi). Mambo yote katika mionzi kugeuzwa Dutu tofauti kabisa, na ambayo tabia za kimaumbile na kemikali. Dutu hii, kwa upande wake, pia ni msimamo. Sasa inajulikana safu tatu za mabadiliko hayo.

Maarifa ya mabadiliko haya ni muhimu sana katika kuamua wakati wa maeneo ya kutofikiwa machafu katika mchakato wa atomiki na nyuklia utafiti, au majanga. nusu ya maisha ya plutonium - kulingana na isotopu wake - katika mbalimbali kutoka 86 s (Pu 238) 80 Ma (Pu 244). mkusanyiko wa kila isotopu inatoa wazo kuhusu muda wa eneo la dekontaminering.

chuma ghali

Inajulikana kuwa katika nyakati za sasa kuna chuma ghali zaidi kuliko dhahabu, fedha na platinum. Hizi ni pamoja na plutonium. Jambo la kushangaza, katika asili iliyoundwa katika uendelezaji wa plutonium haupatikani. mambo mengi ni kupatikana katika hali ya maabara. Uendeshaji wa plutonium-239 katika nishati ya nyuklia ina Kwa hiyo, akawa maarufu sana siku hizi. Kupata kutosha kwa ajili ya matumizi katika mitambo ya kiasi cha isotopu inafanya kivitendo thamani sana.

Plutonium-239 hupatikana katika vivo kutokana na athari mnyororo uranium-239 neptunium-239 (nusu ya maisha - saa 56). mlolongo Sawa inaruhusu kujilimbikiza plutonium katika nishati ya nyuklia. kiwango cha tukio la idadi inayotakiwa unazidi mabilioni ya asili ya nyakati.

Maombi katika Nishati

Kuna mazungumzo mengi kuhusu mapungufu ya nguvu za nyuklia na "ugeni" wa wanadamu kwamba karibu yoyote ya ufunguzi hutumika kuua aina yao wenyewe. Ufunguzi wa plutonium-239, ambayo ni uwezo wa kushiriki katika nyuklia mnyororo mmenyuko anaruhusiwa kuitumia kama amani chanzo nishati. Uranium-235 ni mfano wa plutonium hupatikana katika dunia ni nadra sana, kuchagua ni kutoka uranium madini ni vigumu zaidi kuliko kupata plutonium.

Umri wa Dunia

Radioisotopu uchambuzi wa isotopu wa mambo ya mionzi anatoa wazo sahihi zaidi ya maisha ya sampuli fulani.

Kwa kutumia mabadiliko mnyororo "ya uranium - thorium", zilizomo katika mkusanyiko wa dunia, inayowezesha ya kujua umri wa dunia yetu. asilimia ya vipengele hivi katika kila katika ukoko msingi wa njia hii. Kulingana na takwimu za karibuni, umri wa Dunia ni umri wa miaka bilioni 4.6.