Phóng xạ và phân rã hạt nhân

Đề tài: Phóng xạ và phân rã hạt nhân GVHD: PGS.TS. Trương Minh Đức SVTH: Lê Chiêu Hãi - Lớp: Lý 3B Trang 1 MỞ ĐẦU I. Lý do chọn đề tài. Vật lý học luôn gắn liền với nhiều hiện tượng trong tự nhiên cũng như trong cuộc sống hằng ngày và trong kỹ thuật. Bản chất của quá trình học Vật lý là nghiên cứu các sự vật, hiện tượng trong tự nhiên. Tìm ra quy luật của sự tồn tại và vận động của chúng trong tự nhiên để tác động vào các sự vật hiện tượng đó theo ý muốn của con người. Khái niệm hạt nhân nguyên tử đã được nhắc tới rất nhiều trong lịch sử phát triển của Vật lý. Nhưng chỉ gần đây, thì chúng ta mới phát hiện được năng lượng và ứng dụng to lớn của các hiên tượng phân rã của hạt nhân ấy. Trong những năm ngay trước và trong Thế chiến thứ hai, nghiên cứu hạt nhân chủ yếu tập trung vào phát triển các loại vũ khí phòng thủ. Sau đó, các nhà khoa học tập trung vào các công dụng hòa bình của công nghệ hạt nhân. Một công dụng quan trọng của năng lượng hạt nhân là tạo ra điện năng. Sau nhiều năm nghiên cứu, các nhà khoa học đã ứng dụng thành công công nghệ hạt nhân cho nhiều mục đích khoa học như y khoa, và công nghiệp khác Có thể nói việc nghiên cứu các hiện tượng phân rã hạt nhân cả lý thuyết lẫn thực nghiệm là không thể thiếu cho thế giới đương đại. Trong khuôn khổ đề tài này chúng ta sẽ tìm hiểu một số cơ chế, bản chất của hiện tượng phân rã hạt nhân và đưa đến một cái nhìn tổng quan về các hạt nhân bao gồm việc nghiên cứu lý thuyết về khái niệm, các định luật bảo toàn, cơ cấu của các hiên tượng phân rã hạt nhân, Và đem ra một số bài toán minh họa. II. Mục đích nghiên cứu: Xây dựng hệ thống kiến thức và bài tập vận dụng, đưa ra các dạng bài tập liên quan đến hiện tượng phân rã phóng xạ của hạt nhân. Từ đó vạch ra tiến trình hướng dẫn hoạt động nghiên cứu nhằm giúp chúng ta nắm vững kiến thức về cơ chế cưa hiện tượng phân rã phóng xạ của hạt nhân như thế Đề tài: Phóng xạ và phân rã hạt nhân GVHD: PGS.TS. Trương Minh Đức SVTH: Lê Chiêu Hãi - Lớp: Lý 3B Trang 2 nào, trên cơ sở đó giúp chúng ta có thể vận dụng kiến thức lý thuyết được nêu để giải các bài tập theo từng dạng đã đưa ra. III. Phương pháp nghiên cứu. Dựa vào tài liệu các giáo trình vật lý nguyên tử và hạt nhân, mạng Internet và các tài liệu tham khảo liên quan. Từ đó sử dụng phương pháp phân tích tổng hợp để rút những vấn đề cốt lõi liên quan đến hiên tượng phân rã phóng xạ của hạt nhân và đưa ra các bài tập vận dụng để hiểu rõ bản chất và cơ chế của các hiện tượng phân rã phóng xạ của hạt nhân. IV. Giới hạn nghiên cứu: Do hạn chế về thời gian cho nên hệ thống kiến thức liên quan và bài tập về hiên tượng phân rã phóng xạ được lựa chọn còn mang tính chủ quan và chưa thật sự phong phú, nhất là phần bài tập. Đề tài: Phóng xạ và phân rã hạt nhân GVHD: PGS.TS. Trương Minh Đức SVTH: Lê Chiêu Hãi - Lớp: Lý 3B Trang 3 PHẦN I: CƠ SỞ LÍ THUYẾT Ba nhà vật lý tiên phong trong nghiên cứu sự phóng xạ. I. Các định luật về phóng xạ 1. Đại cương về hiện tượng phóng xạ - Hạt nhân của một số chất là không bền, hay có tính phóng xạ. Một hạt nhân như vậy có thể phóng ra một hạt mà không cần có một kích thích nào từ bên ngoài. Khi điều này xảy ra, hạt nhân được gọi là phân rã và biến đổi thành hạt nhân khác. Về mặt lịch sử, thời đại hạt nhân có thể xem bắt đầu từ thời điểm Henri Beckowren (1852-1908). - Năm 1896, Beckowren khi nguyên cứu các hợp chất phát lân quang đã tình cờ quan sát thấy quan sát thấy muối uran và những hợp chất của nó phát ra những tia không nhìn thấy làm đen hình ảnh gọi là tia phóng xạ gồm ba thành phần tia α ( tia alpha) gọi là các hạt nhân hêli 4 2 He , tia β (tia beta) là các electron (β-) hoặc pozitron (β+) là phản hạt của electron, nó có khối lượng y hệt electron nhưng có điện tích và dấu ngược lại và tia γ (tia gamma) là bức xạ điện từ tường tự X những bước sóng ngắn nhiều hơn . BÉC- CƠ- REN (Antoine Henri Becquerel 1852- 1908, nhà vật lý người Pháp, giải Noben về vật lý năm 1903) PI-E QUY-RI (Pierre Curi, 1859-1906, nhà vật lý người Pháp, giải Noben về vật lý năm 1903) MA-RI QUY-RI (Marie Sklodowska Curi, 1867-1934, nhà vật lý người Pháp, giải Noben về vật lý năm 1903 và về hóa học 1911) Đề tài: Phóng xạ và phân rã hạt nhân GVHD: PGS.TS. Trương Minh Đức SVTH: Lê Chiêu Hãi - Lớp: Lý 3B Trang 4 - Đặc tính của các tia trong từ trường: + Một phần bị lệch giống dòng hạt tích điện (+) :tia α. + Một phần bị lệch giống dòng hạt tích điện (-) :tia β . + Một phần không bị lệch :tia γ . - Sau đó vài năm Pierre Curi và Marie Curi tìm thấy Radi, Poloni  phóng xạ mạnh hơn Urani. Thori cũng có tính phóng xạ . - Các ta phóng xạ đều có những tính chất sau: chúng có thể kích thích một số phản ứng hóa học phá hủy tế bào, ion hóa chất khí, xuyên thâu qua vật chất (tia α ion hóa chất khí mạnh nhất nhưng xuyên thâu kém, tia β ion hóa chất khí yếu hơn nhưng xuyên thâu mạnh hơn, tia γ có thể cói không ion hóa chất khí nhưng xuyên thâu mạnh nhất) . Hình v ề kh ả n ă ng xuyên th ấ u c ủ a các tia phóng x ạ qua v ậ t ch ấ t - Trong quá trình phóng xạ, hạt nhân ở trạng thái không bền vững chuyển sang trạng thái bên vững hơn, nghĩa là trạng thái ứng với trạng thái năng lượng thấp hơn. Thành thử quá trình biến đổi phóng xạ chỉ có thể xảy ra nếu khối lượng tỉnh hạt nhân xuất phát lớn hơn tổng khối lượng tỉnh của các Tia α Tia β Tia γ Tớ bìa dày 1mm Là nhôm dày vài mm Tấm betong dày Đề tài: Phóng xạ và phân rã hạt nhân GVHD: PGS.TS. Trương Minh Đức SVTH: Lê Chiêu Hãi - Lớp: Lý 3B Trang 5 sản vật sinh ra do biến đổi phóng xạ. Ví dụ nếu phản ứng phân rả α chỉ xảy ra nếu: 4 4 2 2 ( ) 0 A A Z Z M M M M − − − + = ∆ > Trong đ ó: + A Z M là kh ố i l ượ nG h ạ t nhân có s ố kh ố i l ượ ng A đ i ệ n tích Z. + 4 2 A Z M − − là kh ố i l ượ ng h ạ t nhân có s ố kh ố i l ượ ng A-4 đ i ệ n tích Z-2. + 4 2 M là kh ố i l ượ ng h ạ t α . - N ă ng l ượ ng úng v ớ i 2 . W M c = ∆ chuy ể n hóa thành độ ng n ă ng c ủ a các s ả n v ậ t phân rã. - Thành th ử quá trình phóng x ạ v ậ t ch ấ t là m ộ t quá trình bi ế n đổ i h ạ t nhân. * Định nghĩa: Hi ệ n t ượ ng phóng x ạ là quá trình phân rã h ạ t nhân m ộ t cách t ự phát. Trong quá trình đ ó, h ạ t nhân t ự độ ng phát ra các nh ữ ng h ạ t ho ặ c tia phóng x ạ và bi ế n đổ i h ạ t nhân thành nguyên t ố khác. 2. Các định luật thống kê cơ bản về phân rã phóng xạ. - Trong quá trình phân rã phóng x ạ , m ộ t h ạ t nhân, th ườ ng là không b ề n, g ọ i là h ạ t nhân m ẹ phát ra m ộ t h ạ t và bi ế n đổ i h ạ t đ ó thành m ộ t h ạ t nhân con, th ự c t ế vi ệ c xu ấ t hi ệ n h ạ t nhân con là do h ạ t nhân m ẹ không t ồ n t ạ i n ử a. H ạ t nhân con c ũ ng có th ể là h ạ t nhân m ẹ ở tr ạ ng thái n ă ng l ượ ng th ấ p h ơ n, (tr ườ ng h ợ p phân rã γ), ho ặ c là h ạ t nhân m ớ i ( phân rã α và β). Dù h ạ t phát ra là h ạ t gì, các quá trình phân rã c ủ a h ạ t nhân đề u tuân theo đị nh lu ậ t phân rã phóng x ạ . Nh ư ng không ph ả i t ấ t c ả các h ạ t nhân d ề u phân rã cùng m ộ t lúc và trong quá trình phóng x ạ không ph ụ thu ộ c vào môi tr ườ ng bên ngoài. - Ta s ẽ thi ế t l ậ p đị nh lu ậ t phân rã đ ó: + G ọ i N: s ố h ạ t nhân ở th ờ i đ i ể m t. + dN s ố h ạ t nhân phân rã trong kho ả ng t ừ t → t +dt. + Nên dN=- λ .N.dt ( trong đ ó d ấ u (-) do s ố h ạ t nhân b ị gi ả m, h ệ s ố t ỉ l ệ λ tùy thu ộ c vào ch ấ t phóng x ạ và g ọ i là h ằ ng s ố phân rã). Đề tài: Phóng xạ và phân rã hạt nhân GVHD: PGS.TS. Trương Minh Đức SVTH: Lê Chiêu Hãi - Lớp: Lý 3B Trang 6 + Theo đị nh ngh ĩ a, λ là xác su ấ t phân rã c ủ a t ừ ng h ạ t nhân trong m ộ t đơ n v ị th ờ i gian do đ ó: −= N dN λ t    L ấ y tích phân hai v ế ta đượ c lnN = - λ t +C. T ạ i th ờ i đ i ể m ban đầ u t=0 thì CN = 0 ln Nên : t N N λ −= 0 ln 0 t N N e λ − ⇒ = + Ph ươ ng trình (*) không ph ả i là m ộ t ph ươ ng trình cho giá tr ị xác đị nh mà là m ộ t ph ươ ng trình có tính ch ấ t th ố ng kê, nó cho bi ế t s ố h ạ t nhân m ẹ N h ị v ọ ng còn t ồ n t ạ i t ạ i th ờ i đ i ể m t. Tuy nhiên 0 N r ấ t l ớ n (luôn x ả y ra trong th ự c t ế ) thì s ố h ạ t nhân t ồ n t ạ i th ự c và s ố h ạ t nhân h ị vongh còn t ồ n t ạ i ch ỉ khác nhâu m ộ t l ượ ng b ằ ng m ộ t ph ầ n r ấ t nh ỏ không đ áng k ể c ủ a 0 N . + T ố c độ phân rã c ủ a m ộ t m ẫ u phóng x ạ cho tr ướ c th ườ ng đượ c xác đị nh thong qua chu k ỳ bán rã T, đ ó là kho ả ng th ờ i gian c ầ n thi ế t để s ố h ạ t nhân m ẹ gi ả m đ i m ộ t n ử a. Ta có : 2 1 2 2 0 00 =⇒=⇒= − − e t t eN NN N λ λ  T T 2ln 2ln =⇔= λλ Nh ư v ậ y n ế u lúc đầ u có 0 N h ạ t nhân, sau T còn l ạ i 2 0 N h ạ t nhân, sau 2T còn l ạ i 4 0 N h ạ t nhân và ti ế p t ụ c. * T ổ ng quát : 0 0 . 2 t t T N N N e λ − = = - Độ t ă ng c ủ a s ố h ạ t nhân con (v ớ i gi ả thi ế t đ ó là các h ạ t nhân b ề n) đượ c tính tính nh ư sau : (xu ấ t phát t ừ công th ứ c (*)) Đề tài: Phóng xạ và phân rã hạt nhân GVHD: PGS.TS. Trương Minh Đức SVTH: Lê Chiêu Hãi - Lớp: Lý 3B Trang 7 0 0 (1 ) t D N N N N e λ − = − = − - Th ờ i gian trung bình c ủ a τ . t=0  ngu ồ n phóng x ạ co N. - S ố h ạ t nhân b ị phân rã trong th ờ i gian t  t+dt dN Ndt Ndt λ λ = − = → có th ờ i gian s ố ng t. - Th ờ i gian t ổ ng c ộ ng trung bình 0 dN tdt ∞ ∫ - Th ờ i gian s ố ng trung bình ` 0 0 0 0 0 1 1 . t dN tdt N e tdt N N λ τ λ λ ∞ ∞ − = = = ∫ ∫ 0 . t N N e τ − ⇒ = - Độ phóng x ạ H c ủ a m ộ t m ẩ u phóng x ạ là t ố c độ phân rã c ủ a m ẩ u. Ng ườ i ta đị nh ngh ĩ a độ phóng x ạ H c ủ a n ẩ u là m ộ t đạ i l ượ ng đặ c tr ư ng cho tính phóng x ạ m ạ nh hay y ế u c ủ a h ạ t nhân đ ó, đ o b ằ ng s ố phân rã phóng x ạ trong m ộ t giây. Khi h ạ t nhân phân rã nó bi ế n đổ i thành h ạ t nhân khác. Nh ư v ậ y s ố h ạ t nhân phóng x ạ N gi ả m dN dt       âm và dN dt − chính là t ố c đọ phân rã và b ằ ng độ phóng x ạ H. T ứ c là: 0 . t dN H N e dt λ λ − = − = 0 . t H H e λ − ⇒ = Đơ n v ị c ủ a độ phóng x ạ là Curi (Ci) b ằ ng 10 3,7.10 phân rã c ủ a m ộ t giây. 3. Các ứng dụng của đồng vị phóng xạ. Ngoài các đồ ng v ị phóng x ạ có s ẵ n trong t ự nhiên g ọ i là đồ ng v ị phóng x ạ t ự nhiên, ng ườ i ta c ũ ng ch ế t ạ o nhi ề u đồ ng v ị phóng x ạ g ọ i là đồ ng v ị phóng x ạ nhân t ạ o. Các đồ ng v ị phóng x ạ nhân t ạ o th ườ ng th ấ y thu ộ c lo ạ i Đề tài: Phóng xạ và phân rã hạt nhân GVHD: PGS.TS. Trương Minh Đức SVTH: Lê Chiêu Hãi - Lớp: Lý 3B Trang 8 phân rã β và γ . Ng ườ i ta t ạ o nhi ề u đồ ng v ị phóng x ạ m ớ i cho nguyên t ố hóa h ọ c trong b ả ng tu ầ n hoàn Men- đ ê-lê-ép. Các đồ ng v ị phóng x ạ c ủ a m ộ t nguyên t ố hóa h ọ c có tính ch ấ t hóa h ọ c nh ư đồ ng v ị b ề n c ủ a nguyên t ố đ ó. Các đồ ng v ị phóng x ạ t ự nhiên ho ặ c nhân t ạ o đượ c ứ ng d ụ ng r ấ t đ a d ạ ng: + Tr ướ c h ế t, ph ả i k ể đế n nh ữ ng ứ ng d ụ ng c ủ a chúng trong Y h ọ c. Ng ườ i ta đư a các đồ ng v ị phóng x ạ khác nhau vào c ơ th ể để theo d ỏ i s ự xâm nh ậ p và di chuy ể n c ủ a các nguyên t ố nh ấ t đị nh trong c ơ th ể . Chúng đượ c g ọ i là nguyên t ử đ áng d ấ u, ta s ẽ nh ậ n di ệ n đượ c chúng nh ờ các thi ế t b ị ghi b ứ c x ạ . Nh ờ nguyên t ử đ ánh d ấ u, ng ườ i ta có th ể bi ế t đượ c nhu c ầ u v ớ i các nguyên t ố khác nhau c ủ a c ơ th ể trong t ừ ng th ờ i k ỳ phát tri ể n c ủ a nó và tình tr ạ ng b ệ nh lý c ủ a các b ộ ph ậ n khác nhau c ủ a c ơ th ể , khi th ừ a ho ặ c thi ế u các nguyên t ố nào đ ó. + Các nhà kh ả o c ổ h ọ c đ ã s ử d ụ ng ph ươ ng pháp xác đị nh tu ổ i theo kh ố i l ượ ng c ủ a cacbon 14 để xác đị nh niên đạ i c ủ a các c ổ v ậ t g ố c sinh v ậ t khai qu ậ t đượ c. II. Quy tắc dịch chuyển phân rã hạt nhân. - S ự phân rã phóng x ạ c ũ ng tuân theo các đị nh luât b ả o toàn nh ư các quá trình khác. - H ạ t nhân ban đầ u là h ạ t nhâ m ẹ . - H ạ t nhân t ạ o thành là h ạ t nhân con. → Các quy t ắ c d ị ch chuy ể n phân rã: 1. Phân rã alpha (α). - Trong quá trình phân rã alpha, h ạ t nhân phát ra m ộ t h ạ t alpha. Do h ạ t alpha là m ộ t h ạ t nhân hêli nên trong quá trình phân rã alpha, h ạ t nhân m ẹ s ẽ m ấ t đ i hai protn và hai n ơ tron, s ố nguyên t ử c ủ a nó s ẽ gi ả m đ i hai đơ n v ị và s ố kh ố i gi ả m đ i b ố n đơ n v ị . Lúc đ ó h ạ t nhân m ẹ P và h ạ t nhân con D s ẽ t ươ ng ứ ng v ớ i các nguyên t ố hóa h ọ c khác nhau. Áp d ụ ng đị nh lu ậ t b ả o toàn di ệ n tích và s ố nuclon, quá trình phân rã alpha đượ c kí hi ệ u nh ư sau : Đề tài: Phóng xạ và phân rã hạt nhân GVHD: PGS.TS. Trương Minh Đức SVTH: Lê Chiêu Hãi - Lớp: Lý 3B Trang 9 4 4 2 2 A A Z Z P D He − − → + Ví dụ : 238 234 4 92 90 2 U Th He → + H ạ t nhân 238 92 U đượ c g ọ i là h ạ t nhân m ẹ và h ạ t nhân 234 90 Th đượ c g ọ i là h ạ t nhân con. Chú ý r ằ ng t ổ ng các ch ỉ s ố trên ở hai phía m ủ i tên ph ả n ứ ng là nh ư nhau đ i ề u này có ngh ỉ a trong phan ứ ng trên t ổ ng s ố nuclon đượ c b ả o toàn. C ũ ng nh ư v ậ y ch ỉ s ố ở d ướ i phiá m ũ i tên c ũ ng nh ư nhau, di ề u này nói lên r ằ ng s ố các proton hay đ i ệ n tích đượ c b ả o toàn. - Khi h ạ t nhân m ẹ phân rã, h ạ t alpha và h ạ t nhân con bay ra xa nhau hay nói cách khác là đượ c truyên cho m ộ t độ ng n ă ng. Trong m ộ t s ố phân rã, h ạ t nhân con còn đượ c t ạ o thành nh ờ tr ạ ng thái kích thích. Trong h ệ quy chi ế u h ạ t nhân m ẹ đứ ng yên. Trong h ệ quy chi ế u đ o n ă ng l ượ ng ban đầ u c ủ a h ệ ch ỉ là n ă ng l ượ ng ngh ỉ cuar h ạ t nhân m ẹ , đị nh lu ậ t b ả o toàn n ă ng l ượ ng đượ c vi ế t d ướ i d ạ ng : 2 2 2 P D D M c M c M c K K α α = + + + v ớ i α KK d , t ươ ng ứ ng là độ ng n ă ng c ủ a h ạ t alpha và h ạ t nhân con, α MMM pd ,, là kh ố i l ượ ng ngh ỉ c ủ a các h ạ t nhân m ẹ , h ạ t nhân con và hat alpha. Do đ ó độ ng n ă ng không th ể âm nên phân rã alpha ch ỉ x ả y ra n ế u: P D M M M α ≥ + - N goài đị nh luât b ả o toàn n ă ng l ượ ng , quá trình phân rã alpha còn tuân theo đị nh lu ậ t b ả o toàn xung l ượ ng. Do s ả n ph ẩ m c ủ a quá trình phân rã ch ỉ là hai h ạ t nên hai d ị nh lu ậ t b ả o toàn trên đ ây (n ă ng l ượ ng và xung l ượ ng) xác đị nh m ộ t cách đơ n nh ấ t đặ c trung c ủ a h ạ t alpha và c ủ a h ạ t nhân con. N ế u h ạ t nhân m ẹ có s ố kh ố i A đứ ng yên, độ ng n ă ng c ủ a h ạ t alpha và h ạ t nhân con có giá tr ị : 4 4 ; D A K Q K Q A A α − = = Đề tài: Phóng xạ và phân rã hạt nhân GVHD: PGS.TS. Trương Minh Đức SVTH: Lê Chiêu Hãi - Lớp: Lý 3B Trang 10 Trong đ ó n ă ng l ượ ng phân rã Q là n ă ng l ượ ng t ổ ng c ủ a độ ng n ă ng và n ă ng l ượ ng c ủ a h ạ t sau phân rã đượ c gi ả i phóng trong ph ả n ứ ng : 2 ( ). P D Q M M M c α = − − N ă ng l ượ ng phân rã Q có giá tr ị đố i v ớ i m ọ i quan sát viên. Trong h ệ quy chi ế u g ắ n li ề n v ớ i h ạ t nhân m ẹ : D Q K K α = + 2. Phân rã beta(β) và nơtrino (ν) - Tr ướ c khi xem xét phân rã bêta, chúng ta chúng ta d ự a vào m ộ t h ạ t c ơ b ả n nào ch ư a đượ c xét t ớ i m ộ t h ạ t c ơ b ả n n ữ a ch ư a đượ c xét t ớ i ch ư a nói t ớ i ở phân trên. H ạ t này có tên là n ơ trino (kí hi ệ u ν ). N ơ trino đượ c phát ra trong ph ả n ứ ng phân rã bêta, nh ư ng nó r ấ t khó phát hi ệ n đượ c. Khi b ắ t đầ u nghiên c ứ u phân rã bêta, ng ườ i ta cho r ằ ng h ạ t nhân m ẹ ch ỉ phát ra h ạ t hân con và m ộ t electron (ho ặ c m ộ t pôzitron) vì không th ấ y phát hiên h ạ t nào khác. Tuy nhiên, n ă ng l ượ ng toàn phân c ủ a h ệ sau phân rã (g ồ m h ạ t nhân con và electron) đ o đượ c cho tháy nh ở h ơ n n ă ng l ượ ng toàn ph ầ n c ủ a h ệ tr ướ c phân rã (h ạ t nhân m ẹ ). R ỏ r ằ ng phân rã bêta v ị ph ạ m đị nh lu ậ t b ả o toàn n ă ng l ượ ng. Thêm vào đ ó, phân rã bêta còn v ị ph ậ m m ộ t cách r ỏ r ằ ng đị nh lu ậ t b ả o toàn độ ng l ượ ng và mômen độ ng l ượ ng. - N ă m 1930, Pauli đ ã đư a ra gi ả thuy ế t v ề s ự t ồ n t ạ i m ộ t h ạ t v ớ i m ụ c đ ích c ứ u vãn các đị nh lu ậ t b ả o toàn trong phân rã bêta. Để làm đ i ề u đ ó, h ạ t này ph ả i có tính ch ấ t sau + Đ i ệ n tích b ằ ng không. + Kh ố i l ượ ng b ằ ng không. + Spin b ằ ng 1/2. - Nhà v ậ t lý n ổ i ti ế ng c ủ a Italia, Enrico Fermi g ọ i h ạ t này là “n ơ trino”, có ngh ĩ a là h ạ t trung hòa nh ỏ . Sau nhi ề u n ă m tim ki ế m, nghiên c ứ u các nhà khoa h ọ c đ ã phát hiên h ạ t này m ộ t cách tr ự c ti ế p vào n ă m 1956. [...]... Phóng x và phân rã h t nhân GVHD: PGS.TS Trương Minh c - Hai quá trình dư i ây ví d v hai lo i phân rã bêta: 14 6 C → 14C + β − + ν ( phân rã β − ) 7 Và 14 7 N → 14C + β + + ν (phân rã β + ) 6 trong ó là ph n h t c a nơtrino, t c là ph n h t c a nơtrino Như v y phân rã β- t o ra h t nhân con có Z tăng thêm so v i h t nhân m , còn phân rã β+ t o ra h t nhân con có Z gi m i 1 so v i h t nhân m H t nhân. .. p: Lý 3B Trang 26 tài: Phóng x và phân rã h t nhân GVHD: PGS.TS Trương Minh c PHÂN III: K T LU N - Trong quá trình nghiên c u tôi ã tìm hi u các quá trình phân rã phóng x c a h t nhân không b n thành các h t nhân khác trong t nhiên ho c nhân t o, qua ó có th giúp các tôi và các b n hi u rõ và hình dung ư c quá trình phân rã ng u nhiên c a h t nhân vào trong ng d ng các ng v phóng x c a chúng i s ng... và s kh i các ch s dư i và trên tương ng Trong phân rã β-, m t nơtron trong h t nhân m ư c bi n thanh m t proton, m t electron và ph n h t nơtrino Trong phân rã β+, m t proton trong h t nhân m ư c bi n thành m t nơtron, m t pôzitron và m t nơtrino 0 n → p + −1 e + ν (phân rã β − ) 0 p → n + +1 e + ν (phân rã β + ) K t lu n: phân rã bêta là quá trình phân rã trong ó i n tích h t nhân thay i m t ơn v i... tài: Phóng x và phân rã h t nhân trong ó Eu và GVHD: PGS.TS Trương Minh c ng v i năng lư ng c a tr ng thái kích thích và năng lư ng tr ng thái cơ b n 12 5 B β− 12 6 β C* 13,4 MeV Eu + γ 12 6 C 4,4MeV El 12 Hình v hai cách phân rã β − c a 5 B M t trong hai cách ó t o thành 12 6 C * và phát ra tia γ v i năng lư ng 4,4 MeV - Ph n l n các h t nhân ch u phân rã gamma có chu kỳ bán rã r t nh không o ư c vào... trong b i phóng x c a các h t nhân b n trên b t Vì nó phân rã beta v i n a th i gian s ng 30,2 năm thành Ba gi i phóng m t lư ng năng lư ng áng k , nên ây là m t mói lo ng i l n i v i môi trư ng Cho kh i lư ng nguyên t Cs và Ba tương ng b ng 136,9073u và 136,9058u Tính năng lư ng toàn ph n ư c gi i phóng trong phân rã ó SVTH: Lê Chiêu Hãi - L p: Lý 3B Trang 22 tài: Phóng x và phân rã h t nhân GVHD:... + Kν Vì M D th t o ra me nên ng năng h t nhân con không áng k , nhưng nó có tr ng thái kích thích Chu kỳ bán rã o ư c c a các phân rã β luôn luôn l n hơn 10 −2 (s) và có th l n hơn 1015 năm SVTH: Lê Chiêu Hãi - L p: Lý 3B Trang 12 tài: Phóng x và phân rã h t nhân GVHD: PGS.TS Trương Minh c 3 Phân rã gamma( γ) - Như nói trên, h t nhân con trong quá trình phân rã alpha ho c beta ôi khi ư c t o ra tr ng... ng 1600 năm và phân rã cho Ra 222 ng v phóng x có nưa th i Rn -m t ngu n khí trơ ng v radon này phân rã v i n a th i gian s ng 3,82 ngày a) Tính t c phân rã c a b) H i ph i c n bao lâu 226 Ra trong ngu n radon cân b ng trư ng kỳ v i h t nhân m radi c a nó? c)Khi ó radon phân rã v i t c d) Có bao nhiêu radon bao nhiêu? tr ng thái cân b ng v i h t nhân m radi c a nó? L i gi i: a) T c phân rã c a trong... − mHe = ∆mHe SVTH: Lê Chiêu Hãi - L p: Lý 3B Trang 21 tài: Phóng x và phân rã h t nhân (v i ∆m He là GVHD: PGS.TS Trương Minh c h t kh i c a h t nhân heli) Hay EHe = ∆mHec 2 = (2mn + 2m p − mHe )c 2 ⇒ EHe = 28,3( MeV ) Bài 3:Ch ng t h t nhân 236 94 Pu không b n và h t nhân phân rã α L i gi i: h t nhân sau ph i dương: 236 94 236 94 Pu phân rã m t cách t phát, i lư ng Q trong ph n ng Pu → 232 U + 24... THUY T 3 I Các nh lu t v phóng x 3 1 i cương v hi n tư ng phóng x 3 2 Các nh lu t th ng kê cơ b n v phân rã phóng x 5 3 Các ng d ng c a ng v phóng x 7 II Quy t c d ch chuy n 8 1 Phân rã alpha (α) 8 2 Phân rã beta(β) và nơtrino (ν) 10 3 Phân rã gamma( γ) 13 PH N II: CÁC D NG BÀI T P V N D NG 15 PHÂN III: K T LU N 27...  2 Thay s vào ta ư c t=208,51 ngày Bài 5: ng v 239 Pu c a plutoni phân rã α v i n a th i gian s ng 24100 năm H i bao nhiêu gam heli s m u 239 Pu tinh khi t ban ư c t o thành b i 12 gam u sau 20000 năm? ( C n nh r ng h t chính là h t nhân heli) SVTH: Lê Chiêu Hãi - L p: Lý 3B Trang 17 tài: Phóng x và phân rã h t nhân GVHD: PGS.TS Trương Minh c L i gi i : M i h t nhân 239 Pu , khi phân rã phóng ra h . lõi liên quan đến hiên tượng phân rã phóng xạ của hạt nhân và đưa ra các bài tập vận dụng để hiểu rõ bản chất và cơ chế của các hiện tượng phân rã phóng xạ của hạt nhân. IV. Giới hạn nghiên. nhằm giúp chúng ta nắm vững kiến thức về cơ chế cưa hiện tượng phân rã phóng xạ của hạt nhân như thế Đề tài: Phóng xạ và phân rã hạt nhân GVHD: PGS.TS. Trương Minh Đức SVTH: Lê Chiêu Hãi - Lớp:. tượng phân rã hạt nhân và đưa đến một cái nhìn tổng quan về các hạt nhân bao gồm việc nghiên cứu lý thuyết về khái niệm, các định luật bảo toàn, cơ cấu của các hiên tượng phân rã hạt nhân, Và