Разпад - радиоактивен атом - Голямата енциклопедия на нефта и газа, статия, страница 1
Разпад - радиоактивен атом
Разпадането на радиоактивните атоми не става едновременно в целия обем на материята, а постепенно. Във всяка единица време се разпада само определена част от общия брой атоми. Колкото по-стабилни са атомите на даден елемент, толкова по-малък е броят им на разпад за единица време и толкова по-дълго е времето на разпадане на цялото вещество. Продължителността на разпадане на всеки радиоактивен елемент е строго постоянна. [1]
Процесът на разпадане на радиоактивните атоми протича с различна скорост. Уранът се разпада необичайно бавно: количеството му на Земята ще намалее наполовина за около пет милиарда години. [2]
Вероятността за разпадане на радиоактивен атом за време dt е равна на kdt. Вероятността атомът да се разпадне не зависи от това колко дълго атомът вече е съществувал, без да се разпада. Следователно K не зависи от времето. [3]
Вероятността за разпадане на радиоактивен атом за време D е равна на Ld. Вероятността атомът да се разпадне не зависи от това колко дълго атомът вече е съществувал, без да се разпада. Следователно А не зависи от времето. [4]
Всяко елементарно събитие (например разпадането на радиоактивен атом), което съставлява всеки физически процес, се случва на определено място и в определен момент от времето. [5]
В ситуацията, описана по-горе, беше разгледано възможно реално наблюдение на квантов процес (разпад на радиоактивен атом), при който квантовите ефекти се засилват до такава степен, че различни квантово-механични алтернативи водят до различни и директно наблюдавани макроскопични алтернативи. Вярвам, че R-процедурата наистина може да се осъществи по обективен начин дори при липса на такова изразено подобрение. Да приемем, че нашата частица не е попаднала в облачната камера, апросто в голяма кутия, пълна с газ (или течност) с плътност, която осигурява практически гарантиран сблъсък на частица или друго нейно въздействие върху голям брой газови атоми. Нека разгледаме само два варианта на възможното поведение на частицата като компоненти на първоначалната линейна суперпозиция: частицата може просто да не попадне в кутията изобщо или да попадне в нея по определена траектория и да бъде отразена от някакъв газов атом. Във втория случай съответният газов атом ще отскочи, движейки се с много висока скорост по начин, който никога не би се държал, ако не се е сблъскал с частица, след това ще се сблъска с друг атом и на свой ред ще рикошира от него. Малко след това смущението, генерирано от частицата, ще обхване почти всички атоми на газа. [7]
Източникът на тази енергия е вътрешноатомната енергия, част от която се отделя при разпадането на радиоактивните атоми. За съжаление, човечеството все още не разполага със средства за произволно освобождаване на някакви значителни количества вътрешноатомна енергия, в сравнение с запасите от които всички други източници на енергия са незначителни. От съдържанието на радиоактивни елементи в земното кълбо може да се заключи, че около 15% от енергията, излъчвана от земната повърхност, се дължи на радиоактивен разпад. Често се опитват да припишат топлината на слънцето и звездите на един и същ източник, но изчисленията показват, че това не е достатъчно за това. Според предположенията на Едингтън и Джийнс основният източник на енергия за светилата е комбинацията от протони и електрони с превръщането им в лъчиста енергия. [8]
Тъй като имахме възможност [3] в хода на нашата работа да наблюдаваме елементарните актове на разпадане на радиоактивни атоми с помощта на метода на облачната камера и да предположим съществуването на рядко прилаган процес от този вид (без да е,въпреки това, успях да го интерпретирам), имах идеята за възможността (ако това явление съществува) да го открия по друг, по-прост метод. [9]
Кюри е количеството радиоактивен елемент, при което за 1 секунда се извършват 3 7 - 1010 акта на разпадане на радиоактивни атоми; определя се от специален брояч. [10]
От всички тези методи стойността на k е сравнително лесна за определяне за брояч с вътрешно запълване, при който всеки акт на разпадане на радиоактивен атом се записва, ако е придружен от излъчване на заредена частица. При измервания на броячи с вътрешно запълване коефициентът k е пропорционален на работния обем на брояча, а стойността на k практически не зависи от енергията на p-частиците. [единадесет]
K е константата на затихване в 1/min; N е броят на радиоактивните атоми, натрупани върху филтъра до момента t; KN е скоростта на разпадане на радиоактивните атоми върху филтъра в at/min. [12]
Използването на радиоактивността в химията в повечето случаи се основава на две характеристики на радиоактивните атоми. Преди разпадането на радиоактивен атом неговото химично поведение практически не се различава от поведението на други изотопни атоми. Докато се разпада, радиоактивният атом излъчва енергия, която може да бъде открита. По този начин съдбата на радиоактивните атоми в химичните реакции може да бъде проследена чрез измерване на радиоактивността. Химичните свойства на изотопите са почти идентични. Следователно, с достатъчна увереност можем да приемем, че други изотопни атоми, които изграждат изследваното химично съединение, ще се държат подобно на радиоактивните атоми в химични реакции. Когато радиоактивността се използва в химията, изглежда най-често се използва методът на белязаните атоми или методът на индикатора. [13]
Първо, нека се спрем на това как случаен процес се моделира на компютър. Процесът на разпадане на радиоактивни атоми е най-яркият пример за случаен процес, основното свойство на който е, че вероятността за разпадане в даден момент е еднаква за всички атоми на един химичен елемент и не зависи от това колко дълго съществува дадения атом. Освен това можем да предположим, че самото разпадане настъпва мигновено. [14]