10.S: Fizikia ya nyuklia (muhtasari)

Masharti muhimu

shughuli	ukubwa wa kiwango cha kuoza kwa nuclides mionzi
alpha (α) mionzi	moja ya aina ya mionzi iliyotokana na kiini cha atomi kama chembe za alpha
alpha kuoza	mionzi nyuklia kuoza kuhusishwa na chafu ya chembe alp
antielectroni	mwingine mrefu kwa ajili ya positrons
antineutrino	antiparticle ya neutrino ya elektroni katika kuoza β-β
molekuli atomiki	jumla ya molekuli ya protoni, nyutroni, na elektroni katika atomi moja
kitengo cha wingi wa atomiki	kitengo kutumika kueleza wingi wa kiini ya mtu binafsi, ambapo\(\displaystyle 1u=1.66054×10^{−27}kg\)
kiini cha atomiki	tightly packed kundi la nucleons katikati ya atomi
idadi ya atomiki	idadi ya protoni katika kiini
becquerel (Bq)	SI kitengo cha kiwango cha kuoza kwa nyenzo za mionzi, sawa na 1 kuoza/pili
beta (ββ) mionzi	moja ya aina ya mionzi iliyotokana na kiini cha atomu kama chembe za beta
beta kuoza	mionzi nyuklia kuoza kuhusishwa na chafu ya chembe beta
nishati ya kisheria (BE)	nishati zinahitajika kuvunja kiini katika protoni yake Constituent na neutrons
nishati ya kisheria kwa nucleon (BEN)	nishati haja ya kuondoa nucleon kutoka kiini
mfugaji Reactor	Reactor kwamba ni iliyoundwa na kufanya plutonium
kaboni-14 dating	njia ya kuamua umri wa tishu zamani hai kwa kutumia uwiano\(\displaystyle ^{14}C/^{12}C\)
chati ya nuclides	grafu inahusu nuclei imara na imara
molekuli muhimu	molekuli chini required ya nuclide kutokana ili fission binafsi endelevu kutokea
umuhimu	hali ambayo mmenyuko mnyororo urahisi inakuwa kujitegemea
Curie (Ci)	kitengo cha kiwango cha kuoza, au shughuli ya 1 g ya\(\displaystyle ^{226}Ra\), sawa na\(\displaystyle 3.70×10^{10}Bq\)
binti kiini	kiini kilichozalishwa na kuoza kwa kiini cha mzazi
kuoza	mchakato ambao kiini cha atomiki cha atomiki cha atomi kisicho na imara hupoteza molekuli na nishati kwa kutoa chembe za ionizing
kuoza mara kwa mara	wingi ambao ni inversely sawia na nusu ya maisha na kwamba ni kutumika katika equation kwa idadi ya viini kama kazi ya muda
mfululizo wa kuoza	mfululizo wa kuoza nyuklia kuishia katika kiini imara
ugawanyiko	kugawanyika kwa kiini
mionzi ya gamma (γγ)	moja ya aina ya mionzi iliyotokana na kiini cha atomi kama chembe za gamma
gamma kuoza	mionzi nyuklia kuoza kuhusishwa na chafu ya mionzi gamma
nusu ya maisha	muda kwa nusu ya nuclei ya awali ya kuoza (au nusu ya nuclei ya awali kubaki)
kiwango cha juu	kipimo cha mionzi zaidi ya 1 Sv (100 rem)
isotopu	viini kuwa na idadi sawa ya protoni lakini idadi tofauti ya nyutroni
maisha	wastani wa muda kwamba kiini ipo kabla ya kuoza
mfano wa kushuka kioevu	mfano wa kiini (tu kuelewa baadhi ya vipengele vyake) ambapo nucleons katika kiini hufanya kama atomi katika tone
dozi ya chini	dozi ya mionzi chini ya 100 mSv (10 rem)
kasoro ya molekuli	tofauti kati ya wingi wa kiini na molekuli jumla ya nucleons yake Constituent
idadi ya molekuli	idadi ya nucleons katika kiini
dozi ya wastani	kipimo cha mionzi kutoka 0.1 Sv hadi 1 Sv (10 hadi 100 rem)
neutrino	subatomic chembe ya msingi ambayo haina malipo ya umeme wavu
nambari ya neutroni	idadi ya nyutroni katika kiini
mchanganyiko wa nyuklia	mchakato wa kuchanganya nuclei nyepesi kufanya nuclei nzito
fusion ya nyuklia	Reactor nyuklia ambayo inatumia mlolongo fusion kuzalisha
nucleons	protoni na nyutroni zinazopatikana ndani ya kiini cha atomu
nucleosynthesis	mchakato wa fusion ambayo mambo yote duniani wanaaminika kuwa umba
nuclide	kiini
kiini cha mzazi	kiini cha awali kabla ya kuoza
positron	elektroni na malipo mazuri
positron chafu tomography (PET)	mbinu ya tomography ambayo inatumia\(\displaystyle β^+\) emitters na hutambua\(\displaystyle γ\) mionzi miwili ya uharibifu, kusaidia katika ujanibishaji wa chanzo
mlolongo wa protoni-proton	pamoja athari kwamba fyuzi viini hidrojeni kuzalisha Yeye nuclei
kitengo cha kipimo cha mionzi (rad)	ionizing nishati zilizoingia kwa kilo moja ya tishu
mionzi dating	matumizi ya kuoza kwa mionzi ambayo umri wa nyenzo hutegemea kiasi cha radioactivity ya aina fulani ambayo hutokea
sheria ya kuoza mionzi	inaelezea kupungua kwa kielelezo cha viini vya mzazi katika sampuli ya mionzi
alama za mionzi	madawa maalum (radiopharmaceuticals) ambayo inaruhusu madaktari kufuatilia harakati za madawa mengine katika mwili
mionzi	kutolewa kwa mionzi kutoka kwa nuclei
radiopharmaceutical	kiwanja kutumika kwa ajili ya imaging matibabu
radius ya kiini	radius ya kiini hufafanuliwa kama\(\displaystyle r=r_0A^{1/3}\)
ufanisi wa kibiolojia (RBE)	nambari inayoonyesha kiasi cha uharibifu ambao kiasi cha kudumu cha mionzi ya ionizing ya aina fulani inaweza kusababisha tishu za kibiolojia
roentgen sawa mtu (rem)	dozi kitengo karibu zaidi kuhusiana na madhara katika tishu kibiolojia
sievert (Sv)	SI sawa na rem
moja-photon-chafu computed tomography (SPECT)	tomography iliyofanywa na radiopharmaceuticals\(\displaystyle γ\) -emitting
nguvu ya nyuklia	nguvu inayofunga nucleons pamoja katika kiini
kipengele cha transuranic	kipengele kwamba uongo zaidi ya uranium katika meza ya mara kwa mara

Mlinganyo muhimu

Nambari ya molekuli ya	\(\displaystyle A=Z+N\)
Fomu ya kawaida ya kuelezea isotopu	\(\displaystyle ^A_ZX\)
Radius nyuklia, ambapo r 0 ni radius ya proton moja	\(\displaystyle r=r_0A^{1/3}\)
Misa kasoro	\(\displaystyle Δm=Zm_p+(A−Z)m_n−m_{nuc}\)
Nishati ya kisheria	\(\displaystyle E=(Δm)c^2\)
Nishati ya kisheria kwa nucleon	\(\displaystyle BEN=\frac{E_b}{A}\)
Kiwango cha uharibifu wa mionzi	\(\displaystyle −\frac{dN}{dt}=λN\)
Mionzi kuoza sheria	\(\displaystyle N=N_0e^{−λt}\)
Kuoza mara kwa mara	\(\displaystyle λ=\frac{0.693}{T_{1/2}}\)
Maisha ya dutu	\(\displaystyle \bar{T}=\frac{1}{λ}\)
Shughuli ya dutu ya mionzi	\(\displaystyle A=A_0e^{−λt}\)
Shughuli ya dutu ya mionzi (fomu ya mstari)	\(\displaystyle lnA=−λt+lnA_0\)
Alpha kuoza	\(\displaystyle ^A_ZX→^{A−4}_{Z−2}X+^4_2He\)
Beta kuoza	\(\displaystyle ^A_ZX→^A_{Z+1}X+^0_{−1}e+\bar{v}\)
Positron chafu	\(\displaystyle A^Z_X→^A_{Z−1}X+^0_{+1}e+v\)
Gamma kuoza	\(\displaystyle ^A_ZX*→^A_ZX+γ\)

Muhtasari

10.1 Mali ya Nuclei

• Kiini atomia kinaundwa na protoni na nyutroni.

   

• Idadi ya protoni katika kiini hutolewa na namba atomia, Z. Idadi ya neutroni katika kiini ni namba ya neutroni, N. Idadi ya nucleons ni idadi kubwa, A.

   

• Nuclei atomiki yenye namba atomia ileile, Z, lakini namba tofauti za neutroni, N, ni isotopi za elementi moja.

   

• Masi atomia ya elementi ni wastani wa mizigo ya raia wa isotopu zake.

   

10.2 Nishati ya Nishati

• Ukosefu wa molekuli wa kiini ni tofauti kati ya molekuli ya jumla ya kiini na jumla ya raia wa nucleons zake zote zinazojitokeza.

   

• Nishati ya kisheria (BE) ya kiini ni sawa na kiasi cha nishati iliyotolewa katika kutengeneza kiini, au kasoro ya molekuli imeongezeka kwa kasi ya mraba wa mwanga.

   

• Grafu ya nishati ya kumfunga kwa nucleon (BEN) dhidi ya namba ya atomiki A ina maana kwamba nuclei imegawanyika au pamoja kutolewa kiasi kikubwa cha nishati.

   

• Nishati ya kisheria ya nucleon katika kiini ni sawa na nishati ya ionization ya elektroni katika atomi.

   

10.3 Uozo wa mionzi

• Katika kuoza kwa dutu ya mionzi, ikiwa mara kwa mara ya kuoza (λλ) ni kubwa, nusu ya maisha ni ndogo, na kinyume chake.

   

• Sheria ya kuoza kwa mionzi\(\displaystyle N=N_0e^{−λt}\), hutumia mali ya vitu vya mionzi ili kukadiria umri wa dutu.

   

• Kaboni yenye mionzi ina kemia sawa na kaboni imara, hivyo huchanganyika katika anga na hatimaye inakuwa sehemu ya kila kiumbe hai. Kwa kulinganisha wingi wa\(\displaystyle ^{14}C\) artifact na wingi wa kawaida katika tishu hai, inawezekana kuamua umri wa artifact.

   

10.4 Majibu ya nyuklia

• Aina tatu za mionzi ya nyuklia ni mionzi ya alpha (\(\displaystyle α\)), mionzi ya beta (\(\displaystyle β\)), na mionzi ya gamma (\(\displaystyle γ\)).

   

• Tunawakilisha αα kuoza kwa mfano na\(\displaystyle ^A_ZX→^{A−4}_{Z−2}X+^4_2He\). Kuna aina mbili za\(\displaystyle β\) kuoza: ama elektroni (\(\displaystyle β^−\)) au positroni (\(\displaystyle β^+\)) inatolewa na kiini. \(\displaystyle γ\)kuoza ni kuwakilishwa mfano na\(\displaystyle ^A_ZX*→^A_ZX+γ\).

   

• Wakati kiini kikubwa kinaharibika kwa nyepesi, kiini cha binti nyepesi kinaweza kuwa kiini cha mzazi kwa kuoza kwa pili, na kadhalika, huzalisha mfululizo wa kuoza.

   

10.5 mgawanyiko

• Fission ya nyuklia ni mchakato ambao jumla ya raia wa nuclei ya bidhaa ni chini ya raia wa reactants.

   

• Mabadiliko ya nishati katika mmenyuko wa nyuklia wa nyuklia yanaweza kueleweka kwa suala la nishati ya kumfunga kwa kila safu ya nucleon.

   

• Uzalishaji wa isotopu mpya au tofauti na mabadiliko ya nyuklia huitwa kuzaliana, na mitambo iliyoundwa kwa kusudi hili huitwa mitambo ya breeder.

   

10.6 nyuklia fusion

• Fusion ya nyuklia ni mmenyuko ambapo viini viwili vinaunganishwa ili kuunda kiini kikubwa; nishati hutolewa wakati viini vya mwanga vinapounganishwa ili kuunda nuclei za kati.

   

• Kiasi cha nishati iliyotolewa na mmenyuko wa fusion inajulikana kama thamani ya Q.

   

• Fusion ya nyuklia inaelezea mmenyuko kati ya deuterium na tritiamu inayozalisha bomu la fusion (au hidrojeni); fusion pia inaelezea uzalishaji wa nishati katika Jua, mchakato wa nucleosynthesis, na kuundwa kwa elementi nzito.

   

10.7 Matumizi ya Matibabu na madhara ya kibiolojia ya mionzi ya nyukl

• Teknolojia ya nyuklia hutumiwa katika dawa ili kupata na kujifunza tishu za wagonjwa kwa kutumia dawa maalum zinazoitwa radiopharmaceuticals. Vitambulisho vya mionzi hutumika kutambua seli za saratani katika mifupa, tumors za ubongo, na ugonjwa wa Alzheimer, na kufuatilia kazi ya viungo vya mwili, kama vile mtiririko wa damu, shughuli za misuli ya moyo, na matumizi ya iodini katika tezi ya tezi.

   

• Madhara ya kibiolojia ya mionzi ya ionizing yanatokana na athari mbili zilizo nazo kwenye seli: kuingiliwa na uzazi wa seli na uharibifu wa kazi ya seli.

   

• Vyanzo vya kawaida vya mionzi ni pamoja na ile iliyotolewa na Dunia kutokana na isotopi za uranium, thorium, na potasiamu; mionzi asilia kutoka mionzi ya cosmic, udongo, na vifaa vya ujenzi, na vyanzo bandia kutoka vipimo vya uchunguzi wa matibabu na meno.

   

• Madhara ya kibiolojia ya mionzi ya nyuklia yanaonyeshwa kwa wingi wa kimwili tofauti na katika vitengo vingi tofauti, ikiwa ni pamoja na rad au kitengo cha kipimo cha mionzi.