V této úvodní kapitole se pokusíme nastínit některé metodologické aspekty stavby fyziky a jejího začlenění do kontextu ostatní přírodovědy a vědeckého poznání vůbec. Tyto metodologické poznámky mohou být zajímavé např. pro studenty a zájemce nefyzikálních profesí, kteří si chtějí udělat ucelený obraz o fyzikálních aspektech zkoumání přírody.
zcela v
souladu zákonem zachování energie. Částice ani fotony elektromagnetického
záření nejsou schopny překonat horizonty událostí vznikající podle obecné teorie relativity gravitací zakřiveném
http://astronuklfyzika.RNDr. Magnetické pole zakřivující dráhy elektricky nabitých částic.
neutron-deficitní jádra). Nabité částice nižších
energiích zůstávají "uvězněny" prostoru galaxie, kde budou složitě obíhat magnetickém gravitačním poli.cz/JadRadFyzika2.
Příkladem radioaktivity beta+ pozitronová přeměna uhlíku 11C6 11B5 bór, nebo fluoru 18F9 18O8 +
ν kyslík.10.1.2 Radioaktivita
Při této jaderné přeměně jádrem emitována částice b
+
, což antičástice elektronu pozitron e
+.htm (24 36) [15.
Pozitronové záření b
+
Všechno spojitém energetickém spektru vyzáření neutrina zde platí analogicky jako (jen při
přeměně vyzařuje antineutrino, zatímco při neutrino). Jádro pak může přejít stavu nižší energií tak, proton přemění β+-přeměnou
na neutron, který přejde volnou neutronovou hladinu nižší energií.
*) Pozn.
Tyto jevy způsobují, skutečný dolet částic ani volném vesmíru není neomezený. Gravitace, která svým univerzálním působením zakřivuje dráhy všech částic včetně fotonů. stabilitě jádra pak
spolurozhoduje nejen součet hmotnosti nukleonů, ale vazbová energie nukleonů. týče dalšího osudu vyzářeného β+,
byl stejný jako pouze vakuu pozitron stejně stabilní částice jako e-, takže vakuu
"odletěl druhý konec vesmíru" *). Při radioaktivitě se
nukleonové číslo nemění (stejně jako β−), avšak protonové číslo zmenší dceřinnné jádro se
posune jedno místo doleva Mendělejevově periodické tabulce. Pokud dané vázané konfiguraci
má jádro, složené protonů neutronů, vyšší celkovou energii∼hmotnost než jádro p-1 protonů n+1 neutronů (a
to nejméně klidovou hmotnost elektronu, tj. záření.
Energetická bilance zde opět dobře vysvětlit slupkovým modelem struktury atomového jádra, diskutovaným v
předchozím §1. 1.
3. Pokud jádře nadbytek protonů nad neutrony, budou zaplňovat protony poněkud vyšší
energetické hladiny než neutrony. Interakce nabitých částic elektromagnetickým reliktním zářením, při němž tyto částice obráceným Comptonovým
rozptylem ztrácejí energii. 511keV), nastává situace, kdy může dojít β+-rozpadu.
Pohyb částic vesmíru skutečnosti ovlivňován třemi faktory:
1. Právě tato vazba poskytne energii potřebnou přeměně protonu. Radioaktivita vyskytuje radionuklidů nichž protony převládají nad neutrony (tzv.
Aby radioaktivitě mohlo dojít, musí být splněna hmotnostně~energetická podmínka m(Z-1,N) +
me m(Z,N), kde m(Z,N) hmotnost jádra protonovým číslem nukleonovým číslem je
klidová hmotnost elektronu (která shodná klidovou hmotností pozitronu). jádrech však protony neutrony nemůžeme pohlížet jako volné; jsou součástí vyššího celku (jádra)
vázaného silnou interakcí. Neutron jakožto legitimní nukleon zůstává jádře vázán silnou
interakcí, zatímco pozitron vyletí velkou rychlostí ven jako částice β+.
2.
*) první pohled může zdát paradoxní, lehčí částice proton, může samovolně přeměnit těžší částici -
neutron, rozporu zákonem zachování energie! Opravdu, volný proton nikdy nerozpadne β+-rozpadem na
neutron (podle klasické teorie proton stabilní, když některé hypotézy grandunifikačních teorií předpovídají možnost
nestability rozpadu protonu, avšak jiným mechanismem navíc téměř nekonečně velkou dobou života větší než cca
1033let).2008 12:13:25]
. hlediska elektrického náboje není sice emise tak paradoxní jako β−, ale ani pozitrony jádře
nejsou.: Tvrzení, emitovaná částice vakuu "odletí konec vesmíru" zde míněno spíše teoreticky obrazně. Mechanismus vzniku tedy můžeme alegoricky vysvětlit takto: Některého z
"nadbytečných" protonů omrzí být protonem zachce stát vzácnějším neutronem udělá to
přeměnou *).
Vysokoenergetické částice sice mohou uniknout magnetického pole galaxie, ale budou brzděny obráceným
Comptonovým rozptylem všudypřítomném reliktním elektromag. Vojtěch Ullmann: Jaderná radiační fyzika
