Pytania powtórkowe do lekcji “Promieniotwórczość”

Odpowiedzi

1. Izotopy promieniotwórcze to izotopy, których jądra atomowe ulegają samorzutnym rozpadom promieniotwórczym.
2. Promieniotwórczość (radioaktywność) to zjawisko samorzutnego rozpadu jąder atomowych niestabilnych izotopów pierwiastków chemicznych, w wyniku którego emitowane jest promieniowanie. W procesie tym jądra atomowe przekształcają się w jądra innych pierwiastków, uwalniając energię w postaci promieniowania alfa, beta lub gamma.
3. Promieniotwórczość może być naturalna (zachodzi w sposób naturalny w przyrodzie) lub sztuczna (w wyniku reakcji jądrowych przeprowadzanych w laboratoriach).
4. Reakcja jądrowa to proces, w którym jądra atomowe ulegają przemianom pod wpływem zderzeń z innymi cząstkami lub jądrami, co prowadzi do zmiany struktury tych jąder. W wyniku reakcji jądrowej mogą powstawać nowe pierwiastki lub izotopy, a także emitowane są różne formy energii (promieniowanie) oraz cząstki subatomowe, takie jak neutrony, protony, elektrony czy cząstki alfa.
5. Fuzja jądrowa to proces, w którym dwa lekkie jądra atomowe łączą się, tworząc jedno cięższe jądro. Towarzyszy temu wydzielenie ogromnej ilości energii, która pochodzi z różnicy masy między produktami reakcji a początkowymi jądrami. Fuzja jądrowa zachodzi w ekstremalnych warunkach, wymagających bardzo wysokiej temperatury i ciśnienia, ponieważ ładunki dodatnie jąder muszą przezwyciężyć siły odpychania elektrostatycznego (Coulomba), aby zbliżyć się na tyle, by zadziałały siły jądrowe. Fuzja jądrowa jest podstawowym procesem generującym energię w gwiazdach i ma ogromny potencjał jako przyszłe źródło energii na Ziemi.
6. Rozszczepienie jądrowe to proces, w którym ciężkie jądro atomowe dzieli się na dwa (lub więcej) lżejsze jądra, a jednocześnie emitowane są dodatkowe neutrony i uwalniana jest ogromna ilość energii. Rozszczepienie jądrowe zachodzi zwykle, gdy ciężkie jądro, takie jak jądro uranu-235 (²³⁵U) lub plutonu-239 (²³⁹Pu), zostaje zderzone z neutronem. Jądro pochłania neutron, staje się niestabilne, a następnie rozpada się na dwa fragmenty (lżejsze jądra) oraz emituje dodatkowe neutrony i energię w postaci promieniowania.
7. Cząstka alfa (𝛼) jest rodzajem cząstki subatomowej emitowanej podczas przemiany alfa. Cząstka alfa jest składa się z 2 protonów i 2 neutronów, co jest równoważne jądru helu-4. Ma dodatni ładunek i jest stosunkowo ciężka w porównaniu do innych rodzajów promieniowania, takich jak cząstki beta i promieniowanie gamma.
8. Przemiana alfa polega na emisji cząstki alfa z jądra atomowego. Cząstka alfa składa się z 2 protonów i 2 neutronów ⁴₂α (czyli jądra helu ⁴₂He ) . W wyniku przemiany alfa liczba masowa zmniejsza się o 4, a liczba atomowa zmniejsza się o 2.
9. Cząstka beta minus (𝛽⁻) jest rodzajem cząstki subatomowej, która jest emitowana podczas przemiany beta minus. Jest to elektron o ładunku ujemnym ⁰_-1e. W procesie przemiany beta minus, neutron w jądrze atomowym przekształca się w proton, a w wyniku tego procesu emitowany jest elektron oraz antyneutrino.
10. Przemiana beta minus polega na emisji elektronu (cząstki beta minus) oraz antyneutrino. W wyniku tej przemiany liczba atomowa wzrasta o 1 (proton powstaje z neutronu), a liczba masowa pozostaje bez zmian.
11. Cząstka beta plus (𝛽⁺, pozyton, 𝑒⁺) jest rodzajem cząstki subatomowej emitowanej podczas przemiany beta plus. Pozyton jest antycząstką elektronu i ma dodatni ładunek ⁰₊₁e. W procesie przemiany beta plus, proton w jądrze atomowym przekształca się w neutron, a w wyniku tego procesu emitowany jest pozyton oraz neutrino.
12. Przemiana beta plus polega na emisji pozytonu (cząstki beta plus) oraz neutrino. W wyniku tej przemiany liczba atomowa zmniejsza się o 1 (proton przekształca się w neutron), a liczba masowa pozostaje bez zmian.
13. Przemiana gamma polega na emisji promieniowania gamma z jądra atomowego. Promieniowanie gamma jest wysokoenergetycznym promieniowaniem elektromagnetycznym (fotonami), które emituje jądro w celu uwolnienia nadmiaru energii. W wyniku tej przemiany liczba masowa i liczba atomowa jądra pozostają bez zmian.
14. Wychwyt K (czyli wychwyt elektronu) to proces, w którym elektron z powłoki K (najbliższej jądra) zostaje pochłonięty przez jądro atomowe. W wyniku tego procesu jeden proton w jądrze przekształca się w neutron, co prowadzi do zmniejszenia liczby atomowej o 1. Powstaje neutrino oraz często emitowane jest promieniowanie rentgenowskie, gdy elektron z wyższej powłoki wypełnia lukę po wychwyconym elektronie.
15. Okres połowicznego rozpadu (okres półtrwania, okres połowicznego zaniku) to czas, w którym połowa jąder danego izotopu radioaktywnego ulega rozkładowi. Jest to charakterystyczna właściwość każdego izotopu radioaktywnego i opisuje, jak szybko następuje jego rozpad. Po upływie tego czasu, ilość jąder izotopów promieniotwórczych maleje o połowę, co jest pomocne w określaniu wieku próbek lub w planowaniu zastosowań radioizotopów w różnych dziedzinach.
16. Im czas połowicznego zaniku jest dłuższy tym trwalszy jest radioizotop.