01Kiến thức cần nhớ
1. Hiện tượng phóng xạ
Ba đặc điểm cần nhớ:
- Tự phát: không do tác nhân bên ngoài. Nhiệt độ, áp suất, hoá hợp, từ trường hầu như không ảnh hưởng.
- Không điều khiển được: ta không làm nó nhanh lên hay chậm đi, cũng không dừng được.
- Ngẫu nhiên: không thể biết một hạt nhân cụ thể phân rã lúc nào; chỉ biết xác suất phân rã trong một khoảng thời gian, và với số hạt nhân rất lớn thì có quy luật thống kê (bài sau).
2. Các loại tia phóng xạ
| Tia | Bản chất | Điện tích | Khả năng ion hoá | Đâm xuyên | Bị chắn bởi |
|---|---|---|---|---|---|
| hạt nhân | mạnh nhất | yếu nhất (vài cm trong không khí) | tờ giấy, da | ||
| electron | trung bình | trung bình | tấm nhôm vài mm | ||
| positron (phản hạt của electron) | trung bình | trung bình | tấm nhôm vài mm | ||
| sóng điện từ bước sóng rất ngắn (phôtôn năng lượng cao) | yếu | mạnh nhất | chì dày, bê tông dày |
Trong từ trường (hoặc điện trường), tia và lệch về một phía, tia lệch về phía ngược lại (vì điện tích trái dấu), tia không lệch. Tia nhẹ hơn nhiều nên lệch mạnh hơn tia . Tốc độ: cỡ m/s, gần bằng tốc độ ánh sáng, đúng bằng .
Biển báo nguy hiểm phóng xạ: hình cánh quạt ba cánh trên nền vàng. Tia phóng xạ làm tổn thương tế bào nên cần quy tắc an toàn (bài cuối của phần).
Kéo thanh B và đổi chiều từ trường: α và β⁺ lệch về một phía, β⁻ về phía ngược lại, γ đi thẳng; β cong gắt hơn α. Đặt giấy, nhôm, chì để xem tia nào dừng lại (dấu ✕). Bấm Chạy để thấy hạt bay.
3. Phương trình phân rã
Tổng số khối và tổng điện tích hai vế bằng nhau.
Phân rã : hạt nhân mẹ phát ra một hạt .
Số khối giảm , số proton giảm (lùi ô trong bảng tuần hoàn). Ví dụ .
Phân rã : một neutron biến thành proton, phát ra electron và phản neutrino .
không đổi, tăng . Ví dụ .
Phân rã : một proton biến thành neutron, phát ra positron và neutrino .
không đổi, giảm . Ví dụ .
Phóng xạ : hạt nhân con sinh ra ở trạng thái kích thích, chuyển về trạng thái thấp hơn bằng cách phát phôtôn . , không đổi: . Tia thường đi kèm phân rã hoặc .
Neutrino không mang điện, khối lượng cực nhỏ, không ảnh hưởng và nên bài toán cơ bản thường bỏ qua, nhưng nhờ nó mà phân rã mới bảo toàn được năng lượng và động lượng.
Chọn hạt nhân mẹ rồi bấm α, β⁻, β⁺ hoặc γ (hoặc bấm ô nét đứt trên bảng). α lùi hai ô chéo, β⁻ đi lên một ô, β⁺ đi xuống một ô; phương trình và việc bảo toàn A, Z hiện bên dưới. Nút Chạy chuỗi cho đường từ U-238 tới Pb-206.
4. Bảo toàn động lượng và năng lượng khi phân rã
Hạt mẹ đứng yên phân rã thành hạt và hạt con Y. Năng lượng toả ra chia thành động năng hai hạt: .
Bảo toàn động lượng (tổng ban đầu bằng ): , nên . Với :
Hạt nhẹ mang phần lớn động năng. Gần đúng .
02Tóm tắt
- Phóng xạ: tự phát, không điều khiển được, ngẫu nhiên.
- (): , ; : ; : ; : không đổi , .
- Đâm xuyên tăng dần: ; ion hoá ngược lại.
- Hạt mẹ đứng yên: , , .
03Mở rộng
Neutrino. Khi đo năng lượng electron trong phân rã người ta thấy nó nhận mọi giá trị từ đến một cực đại, trái với phân rã (hạt luôn có năng lượng xác định). Pauli đề xuất có hạt thứ ba, trung hoà và rất nhẹ, mang phần năng lượng còn lại: neutrino.
Chuỗi phóng xạ tự nhiên. qua lần phân rã thành bền; trên đường đó có radon (), một chất khí phóng xạ có thể tích tụ trong nhà.