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.
Touto křivkou budeme podrobně zabývat v
následujícím §3.3 souvislosti jadernou energií, kde překreslíme obrácené formě (viz obr.10.2 Radioaktivita
Při výkladu mechanismů jednotlivých typů radioaktivity jsme viděli, stabilitě nestabilitě jader
rozhodují dva vzájemně související faktory: počet protonů neutronů vazbová energie jádra.3.2. Jádra přebytkem protonů (vlevo) nebo přebytkem
neutronů (vpravo) mají nadbytečnou energii *), kterou snaží zbavit nebo rozpadem.
Zajímavý podélný řez údolím nuklidů nejhlubších místech obr.1. "levém svahu" údolí nuklidů jsou jádra bohatá protony (označuje někdy jako
"protonový svah"), která rozpadají β+-radioaktivitou, "pravém svahu" nacházejí jádra převahou
neutronů ("neutronový svah"), rozpadající β−-radioaktivitou.1. Proto jsou
jádra protonovém neutronovém "svahu" β-radioaktivní.
*) Tato energetická bilance dobře vysvětlit slupkovým modelem struktury atomového jádra, diskutovaným v
předchozím §1.
Nejstabilnější jádra leží "dně" tohoto údolí radionuklidů vazebná energie jejich nukleonů je
největší. patrné, "padání dnu údolí radionuklidů" v
podélném směru možné dvou směrech: Slučováním lehkých jader těžší (jaderná fúze,
termonukleární reakce), nebo rozpad (α) štěpení těžkých jader jádra lehčí *); obou těchto
případech dochází uvolňování jaderné energie. Řezy "údolím nuklidů" trojrozměrné tabulce dávají názornou představu energetické bilanci vazby
atomových jader.9.cz/JadRadFyzika2. této křivky vidíme, nejsilněji vázaná
jádra mají prvky skupiny železa, která jsou nejstabilnější tvoří nejhlubší "dno" údolí nuklidů, zatímco
lehká těžká jádra mají vazbové energie menší.2. Vlevo: Příklad příčného řezu údolím nuklidů.9.
http://astronuklfyzika.2). Tyto skutečnosti jsou jasně vidět na
příčných řezech údolím nuklidů, kde jsou jádra stejným počtem nukleonů (izobary) levá část
obr. 1.2008 12:13:25]
. jádra vyskytující přírodě. Jádro pak může přejít stavu nižší energií tak, proton přemění β+-přeměnou
na neutron, který přejde volnou neutronovou hladinu nižší energií.1. Nejstabilnější jádra jsou dně údolí.htm (35 36) [15.1.8 vpravo). Vzniká tak trojrozměrná tabulka nuklidů, mající tvar jakéhosi "údolí nuklidů" táhnoucího se
diagonálně souřadnicovou sítí (obr. Tímto podélným
řezem dostaneme křivku závislosti vazbové energie (na jeden nukleon) nukleonovém čísle pro
relativně nejstabilnější jádra, tj. Jelikož
každý nukleon jádře vázán jakési potenciálové jámě, vynášíme tuto vazbovou energii směrem
dolů. Analogicky tomu jader nadbytkem
neutronů, kde β−-rozpad přemění neutron proton, který obsadí volnou protonovou hladinu nižší energií. Pokud jádře nadbytek protonů nad neutrony, budou zaplňovat protony poněkud vyšší
energetické hladiny než neutrony. Vpravo: Podélný řez údolím nuklidů nejhlubším místě
(odpovídajícím relativně nejstabilnějším jádrům). Vojtěch Ullmann: Jaderná radiační fyzika.
Obr.9 vpravo.1.1. Ještě
názornější obraz vlastnostech jader tedy dostaneme tak, pro každé jádro třetího rozměru
(kolmo nákresně) mapy nuklidů vyneseme střední vazbovou energii jádra jeden nukleon.RNDr.2.2
