Reakcja jądrowa: Różnice pomiędzy wersjami
[wersja przejrzana] | [wersja przejrzana] |
m przenoszę szablon {{Procesy jądrowe}} na koniec artykułu |
bat ucik |
||
Linia 1: | Linia 1: | ||
{{Dopracować|źródła=2017-01}} |
{{Dopracować|źródła=2017-01}} |
||
'''Reakcje jądrowe''' – przemiany [[jądro atomowe|jąder atomowych]] wywołane ich oddziaływaniem wzajemnym |
'''Reakcje jądrowe''' – przemiany [[jądro atomowe|jąder atomowych]] wywołane ich oddziaływaniem wzajemnym bądź też ich oddziaływaniem z cząstkami elementarnymi lub fotonami. W ich wyniku powstają jądra atomowe innych [[Pierwiastek chemiczny|pierwiastków]], innych [[izotop]]ów tego samego pierwiastka lub jądra tego samego izotopu danego pierwiastka w innym stanie energetycznym{{R|enc}}. |
||
Reakcje jądrowe można ogólnie podzielić na: |
Reakcje jądrowe można ogólnie podzielić na: |
||
Linia 7: | Linia 7: | ||
== Notacja == |
== Notacja == |
||
Przebieg reakcji jądrowych zapisuje się w postaci równań, podobnie jak przebieg reakcji chemicznych. Po lewej stronie są jądra i cząstki wchodzące do reakcji jako substraty, po prawej zaś występują produkty reakcji. Przykładowo, reakcję litu-6 z deuterem można zapisać następująco: |
Przebieg reakcji jądrowych zapisuje się w postaci równań, podobnie jak przebieg reakcji chemicznych. Po lewej stronie są jądra i cząstki wchodzące do reakcji jako substraty, po prawej zaś występują produkty reakcji{{R|enc}}. Przykładowo, reakcję litu-6 z deuterem można zapisać następująco: |
||
:<math>{}^{6}_{}\hbox{Li}\;+{}^{2}_{}\hbox{H}\;\to\;{}^{4}_{\ }\hbox{He}\;+\;{}^{4}_{\ }\hbox{He}</math> |
:<math>{}^{6}_{}\hbox{Li}\;+{}^{2}_{}\hbox{H}\;\to\;{}^{4}_{\ }\hbox{He}\;+\;{}^{4}_{\ }\hbox{He}</math> |
||
Dodatkowo można zaznaczyć ilość energii wydzielonej |
Dodatkowo można zaznaczyć ilość energii wydzielonej w wyniku reakcji (w postaci energii fotonów lub energii kinetycznej produktów reakcji). Energia ta odpowiada deficytowi masy produktów i substratów. Przykładowo: reakcja syntezy jądra helu-3 z jąder deuteru i wodoru (jedna z reakcji zachodzących na Słońcu): |
||
: <math>{}^2\hbox{H}\;+{}^1\hbox{H}\to {}^3\hbox{He}+\gamma+5,49\;\text{MeV}</math> |
: <math>{}^2\hbox{H}\;+{}^1\hbox{H}\to {}^3\hbox{He}+\gamma+5,49\;\text{MeV}</math> |
||
Linia 28: | Linia 28: | ||
== Reakcje jądrowe w przyrodzie == |
== Reakcje jądrowe w przyrodzie == |
||
Reakcje jądrowe są procesami powszechnymi w naturze. Synteza jądrowa zachodzi np. na masową skalę we wnętrzach [[gwiazda|gwiazd]]. Reakcje rozszczepienia, najczęściej inicjowane neutronami tła promieniowania mają miejsce w [[skorupa ziemska|skorupie ziemskiej]] i w całym otoczeniu człowieka, w którym w niewielkiej ilości występują [[izotopy promieniotwórcze]], oraz w [[atmosfera|atmosferze]] Ziemi – głównie na skutek oddziaływania [[promieniowanie kosmiczne|promieniowania kosmicznego]]. |
Reakcje jądrowe są procesami powszechnymi w naturze. Synteza jądrowa zachodzi np. na masową skalę we wnętrzach [[gwiazda|gwiazd]]. Reakcje rozszczepienia, najczęściej inicjowane neutronami tła promieniowania mają miejsce w [[skorupa ziemska|skorupie ziemskiej]] i w całym otoczeniu człowieka, w którym w niewielkiej ilości występują [[izotopy promieniotwórcze]], oraz w [[atmosfera|atmosferze]] Ziemi – głównie na skutek oddziaływania [[promieniowanie kosmiczne|promieniowania kosmicznego]]. |
||
== Wymuszone reakcje jądrowe == |
== Wymuszone reakcje jądrowe == |
||
Reakcję jądrową może wywołać oddziaływanie z inną [[cząstka|cząstką]], jądrem lub [[promieniowanie]]m. Procesowi temu towarzyszy powstawanie nowych jąder i innych cząstek. Duże znaczenie mają tzw. '''reakcje dwuciałowe''', których schemat ma postać |
Reakcję jądrową może wywołać oddziaływanie z inną [[cząstka|cząstką]], jądrem lub [[promieniowanie]]m. Procesowi temu towarzyszy powstawanie nowych jąder i innych cząstek. Duże znaczenie mają tzw. '''reakcje dwuciałowe''', których schemat ma postać |
||
::<math>\text{X}+a \rightarrow \text{Y}+b</math> |
::<math>\text{X}+a \rightarrow \text{Y}+b</math> |
||
Linia 60: | Linia 58: | ||
* [[cykl protonowy]] |
* [[cykl protonowy]] |
||
* [[reakcje pikojądrowe]] |
* [[reakcje pikojądrowe]] |
||
== Przypisy == |
|||
{{Przypisy| |
|||
<ref name=enc>„Encyklopedia fizyki” ''praca zbiorowa'' PWN 1973 t. 2 s. 842.</ref> |
|||
}} |
|||
== Bibliografia == |
== Bibliografia == |
Wersja z 12:17, 25 cze 2021
Ten artykuł od 2017-01 wymaga zweryfikowania podanych informacji. |
Reakcje jądrowe – przemiany jąder atomowych wywołane ich oddziaływaniem wzajemnym bądź też ich oddziaływaniem z cząstkami elementarnymi lub fotonami. W ich wyniku powstają jądra atomowe innych pierwiastków, innych izotopów tego samego pierwiastka lub jądra tego samego izotopu danego pierwiastka w innym stanie energetycznym[1].
Reakcje jądrowe można ogólnie podzielić na:
- reakcje syntezy, w których z jąder lżejszych powstają jądra o większej liczbie atomowej lub masowej
- reakcje rozpadu, gdy liczby atomowe lub masowe produktów reakcji są mniejsze niż substratów.
Notacja
Przebieg reakcji jądrowych zapisuje się w postaci równań, podobnie jak przebieg reakcji chemicznych. Po lewej stronie są jądra i cząstki wchodzące do reakcji jako substraty, po prawej zaś występują produkty reakcji[1]. Przykładowo, reakcję litu-6 z deuterem można zapisać następująco:
Dodatkowo można zaznaczyć ilość energii wydzielonej w wyniku reakcji (w postaci energii fotonów lub energii kinetycznej produktów reakcji). Energia ta odpowiada deficytowi masy produktów i substratów. Przykładowo: reakcja syntezy jądra helu-3 z jąder deuteru i wodoru (jedna z reakcji zachodzących na Słońcu):
Zamiast korzystania z pełnego równania, jak pokazano powyżej, w wielu sytuacjach do opisu używa się bardziej skrótowego zapisu reakcji jądrowych w formie A(b,c)D, co jest równoznaczne równaniu A + b → c + D. Dla często występujących w reakcjach jądrowych cząstek stosowane są skróty:
- n (neutron),
- p (proton, jądro protu, wodoru-1 – 1H),
- d (deuteron, jądro deuteru – 2H),
- t (tryton, jądro trytu – 3H),
- α (cząstka alfa, jądro 4He),
- β- (cząstka beta minus, elektron),
- β+ (cząstka beta plus, pozyton),
- γ (foton promieniowania gamma) itp.
Reakcja przywołana na początku rozdziału może więc być zapisana w postaci:
Ta forma notacji pozwala zapisać całą rodzinę reakcji jądrowych danego typu, np. reakcję strippingu (zdzierania), kiedy to np. deuteron padający na pewne jądro atomowe zostaje "obdarty" z jednego nukleonu, np. neutronu - proton wylatuje jako jeden z produktów reakcji; w skrócie jest to reakcja typu (d,p).
Reakcje jądrowe w przyrodzie
Reakcje jądrowe są procesami powszechnymi w naturze. Synteza jądrowa zachodzi np. na masową skalę we wnętrzach gwiazd. Reakcje rozszczepienia, najczęściej inicjowane neutronami tła promieniowania mają miejsce w skorupie ziemskiej i w całym otoczeniu człowieka, w którym w niewielkiej ilości występują izotopy promieniotwórcze, oraz w atmosferze Ziemi – głównie na skutek oddziaływania promieniowania kosmicznego.
Wymuszone reakcje jądrowe
Reakcję jądrową może wywołać oddziaływanie z inną cząstką, jądrem lub promieniowaniem. Procesowi temu towarzyszy powstawanie nowych jąder i innych cząstek. Duże znaczenie mają tzw. reakcje dwuciałowe, których schemat ma postać
gdzie X i Y są odpowiednio – jądrem początkowym i końcowym, natomiast a i b – innymi cząstkami. Szczególnym przypadkiem takiej reakcji jest zderzenie elastyczne
w którym nie zmienia się energia kinetyczna układu jądro-cząstka (w ścisłym znaczeniu nie jest to wówczas przemiana jądrowa) oraz zderzenie niesprężyste
w którym jądro końcowe znajduje się w stanie wzbudzonym.
Jeżeli reakcja jądrowa wywoływana jest przez kwant γ, reakcję taką nazywa się fotojądrową
Natomiast, gdy cząstka oddziałująca z jądrem łączy się z nim, a energia jest wypromieniowywana w postaci kwantu gamma
wówczas mówi się o chwytaniu lub wychwycie radiacyjnym.
Tego typu reakcje mogą również występować w przyrodzie, mogą być również wywołane sztucznie dzięki strumieniom cząstek uzyskiwanym w reaktorach jądrowych lub akceleratorach.
Przemiany jądrowe mogą również mieć charakter wielociałowy, np. gdy na skutek oddziaływania z jakąś cząstką lub promieniowaniem jądro ulega rozpadowi na dwa lub więcej fragmentów, czemu towarzyszy emisja innych cząstek. Taki proces wymuszonego rozszczepienia jądra nosi nazwę spalacji.
Historia
- Osobny artykuł:
Odkrycie, że jądra mogą ulegać przemianom, oraz pierwsze badania tych przemian i opis reakcji jądrowych ludzkość zawdzięcza Ernestowi Rutherfordowi i Marii Skłodowskiej-Curie. Również Rutherford przeprowadził pierwszą wymuszoną reakcję jądrową w 1919 r. Bombardował on azot cząstkami α (jądrami helu), uzyskując w rezultacie jądra izotopu tlenu i protony (jądra wodoru):
Zobacz też
Przypisy
Bibliografia
Adam Strzałkowski: Wstęp do fizyki jądra atomowego. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1978.