Kernphysik in a Nutshell

Die Energie eines Kern bomb kommt aus dem Inneren der Kern des Atoms. Masse wird in Energie umgewandelt wird gemäß E = mc

². Diese Energie ist die Bindungsenergie des Kerns, der Klebstoff, der den Kern des Atoms zusammenhält.

Ausstrahlen der Teilchen

In einigen Fällen ist die Kernkraft einen Kern alle zusammen zu halten, nicht in der Lage, und der Kern verliert einige seiner Teilchen. Französisch Physiker Henri Becquerel entdeckte zufällig diesen Effekt im Jahr 1896 hatte er durch die Experimente mit Röntgenstrahlen fasziniert, die Wilhelm Roentgen in Deutschland getan hatte. Becquerel erhielt ein Uransalz zu sehen, ob er diese Röntgenstrahlen beobachten konnte.

In seinem Labor im Museum für Naturgeschichte in Paris (wo sein Vater und Großvater auch Physikprofessoren gewesen war), begann Becquerel seine Experimente durch, um die Sonne mit dem Uransalz mit einer photographischen Platte ausgesetzt auf streut, die das Sonnenlicht denken das wäre aktivieren Röntgenstrahlen. Ein bewölkter Tag, wenn er nicht einen seiner Experimente durchführen konnte, legte er die fotografische Platte mit dem Uransalz in einer Schublade. Ein paar Tage später ging er voran und entwickelt sowieso die Platte zu denken, dass er ein schwaches Bild bekommen würde. Aber das Bild war sehr scharf, mit hohem Kontrast. Er erkannte bald, dass er eine neue Art von energetischer Strahlung entdeckt hatte.

Als Pierre und Marie Curie von Becquerel Experiment hörten, wurden sie für andere Elemente zu suchen, die ähnliche Strahlen emittieren könnte. Sie fanden, daß Thorium und Uran die gleiche Strahlung emittieren. Und im Jahr 1898 entdeckten sie zwei neue Elemente: Polonium (benannt nach Maries Heimat Polen) und Radium. Die Curies der Effekt benannt Radioaktivität.

In England entworfen Experimente Ernest Rutherford diese neue Radioaktivität Phänomen zu untersuchen und war in der Lage zu zeigen, dass diese Strahlen in zwei Varianten kommen, ein durchdringender als die andere. Je weniger eindringende ein, die er als Alpha, hat eine positive elektrische Ladung. Die Curies in Paris entdeckt, dass die andere, genannt Beta, negativ geladen ist.

Die Erkenntnis, Einschränkungen der Kernkraft

Warum geben diese Kerne Partikel aus? Die Kernkraft soll extrem stark sein. Warum ist es nicht in der Lage, alle diese Partikel im Kern zu halten?

Die Antwort ist, dass die Kernkraft eine sehr kurze Wirkungsbereich hat. Es ist in der Lage Partikel zu binden, die einander nahe sind. Wenn die Partikel zu weit voneinander entfernt sind, hält die Kraft arbeiten. Wenn die Teilchen Protonen geschehen zu sein, die positive Ladungen haben, wirkt die elektrische Kraft allein wird sie auseinander drücken.

Wenn die Kernteilchen gebündelt in einem Kern eines Atoms auf, in Wechselwirkung tritt jedes Teilchen nur mit seinen nächsten Nachbarn. In einem Kern mit mehr als 30 Teilchen ein Teilchen in der Mitte des Nucleus fühlen nicht den Kernkraft eines Partikels an den Rändern. Jede der Kernteilchen im Cluster fühlt sich die Kernanziehungskraft der anderen Partikel im Cluster (seinen unmittelbaren Nachbarn). Allerdings sind diese Teilchen nicht das Gefühl, die Kraft der Partikel in der Nähe der Kante.

Betrachten Sie es so: Stellen Sie sich vor, dass Sie und eine Gruppe von mehreren Freunden versuchen, zusammen zu bleiben, während in rauen Gewässern schwimmen. Wenn Sie alle entscheiden Händen zu halten, jeder von euch werden den zwei nächsten Nachbarn werden festhalten. Der Griff eines Schwimmers an einem Ende der großen Kette, egal wie stark es zu seinen unmittelbaren Nachbarn scheint, hat keinen Einfluss auf ein Schwimmer am anderen Ende. Wenn das Wasser zu hart wird, kann die ganze Gruppe auseinander brechen, kleine Gruppen von zwei zu schaffen, drei oder vielleicht vier.

Wie die raue Gewässer, die Ihre Gruppe auseinander brechen, die elektrische Abstoßung der Protonen versucht, einen großen Kern auseinander brechen. Doch im Kern, bestimmte Helfer versuchen, zusammen, um die ganze Sache zu halten: die Neutronen. Neutrons haben eine elektrische Ladung nicht, und die einzige Kraft, die sie fühlen, ist die Kernattraktion. Sie sind die erfahrene Schwimmer, die nicht durch die rauen Gewässer geschoben werden entfernt. Wenn Sie genug von ihnen in Ihrer Gruppe haben, wird es zusammen bleiben.

Studieren Alpha-Zerfall

Wie die Schwimmgruppe mit den erfahrenen Schwimmer, ein Kern mit einer ausgewogenen Anzahl von Protonen und Neutronen ist stabil und bleibt zusammen. Aber wenn ein Kern zu viele Protonen hat, kann die gesamte elektrische Abstoßung der Anziehung der Kernkraft zu überwältigen, und ein Stück des Kerns kann auseinander fliegen.

Das Stück, das den Kern verlässt, ist in der Regel in Form eines Alpha-Teilchen, ein Cluster von zwei Protonen und zwei Neutronen. (Dieses Teilchen ist auch der Kern des Heliumatoms.) Es stellt sich heraus, dass diese vier Teilchen zusammengehalten werden sehr eng mit der Kernkraft, so dass dieser Cluster ist eine sehr stabile Konfiguration von Kernteilchen. Dies sind die Partikel, die Rutherford als Alphastrahlung identifiziert. Physiker nennen die Wirkung der Alpha-Teilchen in den Zellkern verlassen Alpha-Zerfall.

Erkennen von Beta-Zerfall

Es scheint, als ob viele Neutronen für einen Kern gut ist, weil Neutronen nicht das Gefühl, die elektrische Abstoßung aber tun, um die Kern Anziehung fühlen. Sie sind die erfahrene Schwimmer in rauen Gewässern. Jedoch nicht viel Ausdauer haben diese erfahrene Schwimmer. A neutron auf seine eigene, vom Kern entfernt, dauert nur etwa 15 Minuten. Nach diesen 15 Minuten ändert sich in ein Proton, ein Elektron und ein anderes kleines Teilchen genannt Neutrino. Dieser Effekt nennt man Beta-Zerfall.

Im Inneren des Kerns, die von den anderen Teilchen umgeben, Neutronen länger viel. Wenn es um genügend Protonen sind, ein Quantenphysik Effekt verhindert Neutronen aus mehr Protonen zu schaffen. Die Quantenphysik beschreibt es durch jedes Proton im Kern seinen eigenen Raum oder Schlitz zu geben. Wenn es genügend Protonen, alle Schlitze geführt sind und keine zusätzlichen Protonen erlaubt sind.

In einem Kern mit zu vielen Neutronen, ein Neutronen an den Außenkanten des Kerns kann in ein Proton zerfallen, da leere Slots sein wird, diese neue Proton in zu bleiben. Deshalb

Ein Kern mit zu vielen Neutronen ist instabil und zerfällt in ein Proton, ein Elektron und ein Neutrino.

Die Protonen von diesem Zerfall geschaffen bleiben im Kern. Die Elektronen gehören nicht in den nucleus- gibt es keine Schlitze für sie gibt. Das gleiche gilt für die Neutrinos. Daher werden die Elektronen und Neutrinos sowohl ausgeworfen. Neutrinos sind äußerst schwer zu erkennen. Sie können die gesamte Erde zu gehen und kommen am anderen Ende ohne einen einzigen Zusammenstoß. Aber Elektronen sind leicht zu erkennen. Diese abtrünnigen Elektronen erzeugen die beta-Strahlen dass die Curies und Rutherford sah.

In beiden Fällen ändert sich die Alpha- und Beta-Zerfälle, die radioaktive Kern in den Kern eines anderen Elementes, wenn es die Alpha- oder die Beta-Teilchen abgibt.

Eine dritte Art von radioaktiven Zerfalls existiert, in dem der instabilen Kern nur sehr energetische Strahlung abgibt, aber keine Partikel ausgestoßen werden. Die Strahlung ist elektromagnetische und heißt Gammastrahlen. In diesem Fall gibt der Kern einfach etwas Energie, die es vorher zurück gewonnen, aber es verliert nicht seine Identität.