Đề tài phóng xạ và phân rã hạt nhân

Đề tài: Phóng xạ và phân rã hạt nhân GVHD: PGS.TS. Trương Minh Đức 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 SVTH: Lê Chiêu Hãi - Lớp: Lý 3B Trang 1 Đề tài: Phóng xạ và phân rã hạt nhân GVHD: PGS.TS. Trương Minh Đức 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. SVTH: Lê Chiêu Hãi - Lớp: Lý 3B Trang 2 Đề tài: Phóng xạ và phân rã hạt nhân GVHD: PGS.TS. Trương Minh Đức 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 . - 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 . SVTH: Lê Chiêu Hãi - Lớp: Lý 3B Trang 3 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 - 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 về khả năng xuyên thấu của các tia phóng xạ qua vật chất - 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 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 đó: + A Z M là khối lượnG hạt nhân có số khối lượng A điện tích Z. + 4 2 A Z M − − là khối lượng hạt nhân có số khối lượng A-4 điện tích Z-2. + 4 2 M là khối lượng hạt α. - Năng lượng úng với 2 .W M c= ∆ chuyển hóa thành động năng của các sản vật phân rã. - Thành thử quá trình phóng xạ vật chất là một quá trình biến đổi hạt nhân. * Định nghĩa: Hiện tượng phóng xạ là quá trình phân rã hạt nhân một cách tự phát. Trong quá trình đó, hạt nhân tự động phát ra các những hạt hoặc tia phóng xạ và biến đổi hạt nhân thành nguyên tố khác. SVTH: Lê Chiêu Hãi - Lớp: Lý 3B Trang 4 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 2. Các định luật thống kê cơ bản về phân rã phóng xạ. - Trong quá trình phân rã phóng xạ, một hạt nhân, thường là không bền, gọi là hạt nhân mẹ phát ra một hạt và biến đổi hạt đó thành một hạt nhân con, thực tế việc xuất hiện hạt nhân con là do hạt nhân mẹ không tồn tại nửa. Hạt nhân con cũng có thể là hạt nhân mẹ ở trạng thái năng lượng thấp hơn, (trường hợp phân rã γ),hoặc là hạt nhân mới ( phân rã α và β). Dù hạt phát ra là hạt gì, các quá trình phân rã của hạt nhân đều tuân theo định luật phân rã phóng xạ. Nhưng không phải tất cả các hạt nhân dều phân rã cùng một lúc và trong quá trình phóng xạ không phụ thuộc vào môi trường bên ngoài. - Ta sẽ thiết lập định luật phân rã đó: + Gọi N: số hạt nhân ở thời điểm t. + dN số hạt nhân phân rã trong khoảng từ t→t +dt. + Nên dN=-λ.N.dt (trong đó dấu (-) do số hạt nhân bị giảm, hệ số tỉ lệ λ tùy thuộc vào chất phóng xạ và gọi là hằng số phân rã). + Theo định nghĩa, λ là xác suất phân rã của từng hạt nhân trong một đơn vị thời gian do đó: −= N dN λt  Lấy tích phân hai vế ta được lnN = -λt +C. Tại thời điểm ban đầu t=0 thì CN = 0 ln Nên : t N N λ −= 0 ln 0 t N N e λ − ⇒ = + Phương trình (*) không phải là một phương trình cho giá trị xác định mà là một phương trình có tính chất thống kê, nó cho biết số hạt nhân mẹ N hị vọng còn tồn tại tại thời điểm t. Tuy nhiên 0 N rất lớn (luôn xảy ra trong thực tế) thì số hạt nhân tồn tại thực và số hạt nhân hị vongh còn tồn tại chỉ khác nhâu một lượng bằng một phần rất nhỏ không đáng kể của 0 N . SVTH: Lê Chiêu Hãi - Lớp: Lý 3B Trang 5 Đề tài: Phóng xạ và phân rã hạt nhân GVHD: PGS.TS. Trương Minh Đức + Tốc độ phân rã của một mẫu phóng xạ cho trước thường được xác định thong qua chu kỳ bán rã T, đó là khoảng thời gian cần thiết để số hạt nhân mẹ giảm đi một nửa. Ta có : 2 1 22 0 00 =⇒=⇒= − − e t t eN NN N λ λ  T T 2ln 2ln =⇔= λλ Như vậy nếu lúc đầu có 0 N hạt nhân, sau T còn lại 2 0 N hạt nhân, sau 2T còn lại 4 0 N hạt nhân và tiếp tục. * Tổng quát : 0 0 . 2 t t T N N N e λ − = = - Độ tăng của số hạt nhân con (với giả thiết đó là các hạt nhân bền) được tính tính như sau : (xuất phát từ công thức (*)) 0 0 (1 ) t D N N N N e λ − = − = − - Thời gian trung bình của τ. t=0 nguồn phóng xạ co N. - Số hạt nhân bị phân rã trong thời gian tt+dt dN Ndt Ndt λ λ = − = → có thời gian sống t. - Thời gian tổng cộng trung bình 0 dN tdt ∞ ∫ - Thời gian sống 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 − ⇒ = SVTH: Lê Chiêu Hãi - Lớp: Lý 3B Trang 6 Đề tài: Phóng xạ và phân rã hạt nhân GVHD: PGS.TS. Trương Minh Đức - Độ phóng xạ H của một mẩu phóng xạ là tốc độ phân rã của mẩu. Người ta định nghĩa độ phóng xạ H của nẩu là một đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của hạt nhân đó, đo bằng số phân rã phóng xạ trong một giây. Khi hạt nhân phân rã nó biến đổi thành hạt nhân khác. Như vậy số hạt nhân phóng xạ N giảm dN dt    ÷   âm và dN dt − chính là tốc đọ phân rã và bằng độ phóng xạ H. Tức là: 0 . t dN H N e dt λ λ − = − = 0 . t H H e λ − ⇒ = Đơn vị của độ phóng xạ là Curi (Ci) bằng 10 3,7.10 phân rã của một giây. 3. Các ứng dụng của đồng vị phóng xạ. Ngoài các đồng vị phóng xạ có sẵn trong tự nhiên gọi là đồng vị phóng xạ tự nhiên, người ta cũng chế tạo nhiều đồng vị phóng xạ gọi là đồng vị phóng xạ nhân tạo. Các đồng vị phóng xạ nhân tạo thường thấy thuộc loại phân rã β và γ. Người ta tạo nhiều đồng vị phóng xạ mới cho nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn Men-đê-lê-ép. Các đồng vị phóng xạ của một nguyên tố hóa học có tính chất hóa học như đồng vị bền của nguyên tố đó. Các đồng vị phóng xạ tự nhiên hoặc nhân tạo được ứng dụng rất đa dạng: + Trước hết, phải kể đến những ứng dụng của chúng trong Y học. Người ta đưa các đồng vị phóng xạ khác nhau vào cơ thể để theo dỏi sự xâm nhập và di chuyển của các nguyên tố nhất định trong cơ thể. Chúng được gọi là nguyên tử đáng dấu, ta sẽ nhận diện được chúng nhờ các thiết bị ghi bức xạ. Nhờ nguyên tử đánh dấu, người ta có thể biết được nhu cầu với các nguyên tố khác nhau của cơ thể trong từng thời kỳ phát triển của nó và tình trạng bệnh lý của các bộ phận khác nhau của cơ thể, khi thừa hoặc thiếu các nguyên tố nào đó. SVTH: Lê Chiêu Hãi - Lớp: Lý 3B Trang 7 Đề tài: Phóng xạ và phân rã hạt nhân GVHD: PGS.TS. Trương Minh Đức + Các nhà khảo cổ học đã sử dụng phương pháp xác định tuổi theo khối lượng của cacbon 14 để xác định niên đại của các cổ vật gốc sinh vật khai quật được. II. Quy tắc dịch chuyển phân rã hạt nhân. - Sự phân rã phóng xạ cũng tuân theo các định luât bảo toàn như các quá trình khác. - Hạt nhân ban đầu là hạt nhâ mẹ. - Hạt nhân tạo thành là hạt nhân con. →Các quy tắc dịch chuyển phân rã: 1. Phân rã alpha (α). - Trong quá trình phân rã alpha, hạt nhân phát ra một hạt alpha. Do hạt alpha là một hạt nhân hêli nên trong quá trình phân rã alpha, hạt nhân mẹ sẽ mất đi hai protn và hai nơtron, số nguyên tử của nó sẽ giảm đi hai đơn vị và số khối giảm đi bốn đơn vị. Lúc đó hạt nhân mẹ P và hạt nhân con D sẽ tương ứng với các nguyên tố hóa học khác nhau. Áp dụng định luật bảo toàn diện tích và số nuclon, quá trình phân rã alpha được kí hiệu như sau : 4 4 2 2 A A Z Z P D He − − → + Ví dụ: 238 234 4 92 90 2 U Th He→ + Hạt nhân 238 92 U được gọi là hạt nhân mẹ và hạt nhân 234 90 Th được gọi là hạt nhân con. Chú ý rằng tổng các chỉ số trên ở hai phía mủi tên phản ứng là như nhau điều này có nghỉa trong phan ứng trên tổng số nuclon được bảo toàn. Cũng như vậy chỉ số ở dưới phiá mũi tên cũng như nhau, diều này nói lên rằng số các proton hay điện tích được bảo toàn. - Khi hạt nhân mẹ phân rã, hạt alpha và hạt nhân con bay ra xa nhau hay nói cách khác là được truyên cho một động năng. Trong một số phân rã, hạt nhân con còn được tạo thành nhờ trạng thái kích thích. Trong hệ quy chiếu hạt nhân mẹ đứng yên. Trong hệ quy chiếu đo năng lượng ban đầu của hệ chỉ là SVTH: Lê Chiêu Hãi - Lớp: Lý 3B Trang 8 Đề tài: Phóng xạ và phân rã hạt nhân GVHD: PGS.TS. Trương Minh Đức năng lượng nghỉcuar hạt nhân mẹ, định luật bảo toàn năng lượng được viết dưới dạng : 2 2 2 P D D M c M c M c K K α α = + + + với α KK d , tương ứng là động năng của hạt alpha và hạt nhân con, α MMM pd ,, là khối lượng nghỉ của các hạt nhân mẹ, hạt nhân con và hat alpha. Do đó động năng không thể âm nên phân rã alpha chỉ xảy ra nếu: P D M M M α ≥ + - Ngoài định luât bảo toàn năng lượng , quá trình phân rã alpha còn tuân theo định luật bảo toàn xung lượng. Do sản phẩm của quá trình phân rã chỉ là hai hạt nên hai dịnh luật bảo toàn trên đây (năng lượng và xung lượng) xác định một cách đơn nhất đặc trung của hạt alpha và của hạt nhân con. Nếu hạt nhân mẹ có số khối A đứng yên, động năng của hạt alpha và hạt nhân con có giá trị : 4 4 ; D A K Q K Q A A α − = = Trong đó năng lượng phân rã Q là năng lượng tổng của động năng và năng lượng của hạt sau phân rã được giải phóng trong phản ứng : 2 ( ). P D Q M M M c α = − − Năng lượng phân rã Q có giá trị đối với mọi quan sát viên. Trong hệ quy chiếu gắn liền với hạt nhân mẹ : D Q K K α = + 2. Phân rã beta(β) và nơtrino (ν) - Trước khi xem xét phân rã bêta, chúng ta chúng ta dựa vào một hạt cơ bản nào chưa được xét tới một hạt cơ bản nữa chưa được xét tới chưa nói tới ở phân trên. Hạt này có tên là nơtrino (kí hiệu ν). Nơtrino được phát ra trong phản ứng phân rã bêta, nhưng nó rất khó phát hiện được. Khi bắt đầu nghiên cứu phân rã bêta, người ta cho rằng hạt nhân mẹ chỉ phát ra hạt hân con và SVTH: Lê Chiêu Hãi - Lớp: Lý 3B Trang 9 Đề tài: Phóng xạ và phân rã hạt nhân GVHD: PGS.TS. Trương Minh Đức một electron (hoặc một pôzitron) vì không thấy phát hiên hạt nào khác. Tuy nhiên, năng lượng toàn phân của hệ sau phân rã (gồm hạt nhân con và electron) đo được cho tháy nhở hơn năng lượng toàn phần của hệ trước phân rã (hạt nhân mẹ). Rỏ rằng phân rã bêta vị phạm định luật bảo toàn năng lượng. Thêm vào đó, phân rã bêta còn vị phậm một cách rỏ rằng định luật bảo toàn động lượng và mômen động lượng. - Năm 1930, Pauli đã đưa ra giả thuyết về sự tồn tại một hạt với mục đích cứu vãn các định luật bảo toàn trong phân rã bêta. Để làm điều đó, hạt này phải có tính chất sau + Điện tích bằng không. + Khối lượng bằng không. + Spin bằng 1/2. - Nhà vật lý nổi tiếng của Italia, Enrico Fermi gọi hạt này là “nơtrino”, có nghĩa là hạt trung hòa nhỏ. Sau nhiều năm tim kiếm, nghiên cứu các nhà khoa học đã phát hiên hạt này một cách trực tiếp vào năm 1956. - Hai quá trình dưới đây ví dụ về hai loại phân rã bêta: 14 14 6 7 C C β ν − → + + ( phân rã − β ) Và 14 14 7 6 N C β ν + → + + (phân rã + β ) trong đó là phản hạt của nơtrino, tức là phản hạt của nơtrino. Như vậy phân rã β- tạo ra hạt nhân con có Z tăng thêm so với hạt nhân mẹ, còn phân rã β+ tạo ra hạt nhân con có Z giảm đi 1 so với hạt nhân mẹ. Hạt nhân mẹ và hạt nhân con trong hai quá trình trên đều là hạt nhân đồng khối. Chú ý rằng điện tích và số khối đều được bảo toàn trong các phản ứng đó. - Phân rã bêta có thể biểu diển tổng quát dưới dạng sau: 0 1 1 A A Z Z P D e ν + − → + + (phân rã − β ) 0 1 1 A A Z Z P Z e ν − + → + + (phân rã + β ) SVTH: Lê Chiêu Hãi - Lớp: Lý 3B Trang 10 [...]... Trang 26 Đề tài: Phóng xạ và phân rã hạt nhân GVHD: PGS.TS Trương Minh Đức PHÂN III: KẾT LUẬN - Trong quá trình nghiên cứu tôi đã tìm hiểu các quá trình phân rã phóng xạ của hạt nhân không bền thành các hạt nhân khác trong tự nhiên hoặc nhân tạo, qua đó có thể giúp các tôi và các bạn hiểu rõ và hình dung được quá trình phân rã ngẫu nhiên của hạt nhân để ứng dụng các đồng vị phóng xạ của chúng vào trong... Trang 13 Đề tài: Phóng xạ và phân rã hạt nhân GVHD: PGS.TS Trương Minh Đức các trạng thái kích thích của nguyên tử Tuy nhiên ở một số hạt nhân , các trạng thái trạng thai kích thích của chúng có chu kỳ có thể đo được , người ta goi các hạt nhân này là izome và các trạng thái kích thích của chúng gọi là trạng thái izome SVTH: Lê Chiêu Hãi - Lớp: Lý 3B Trang 14 Đề tài: Phóng xạ và phân rã hạt nhân GVHD:... mHe = ∆mHe SVTH: Lê Chiêu Hãi - Lớp: Lý 3B Trang 21 Đề tài: Phóng xạ và phân rã hạt nhân GVHD: PGS.TS Trương Minh Đức (với ∆m He là độ hụt khối của hạt nhân heli) 2 2 Hay EHe = ∆mHec = (2mn + 2m p − mHe )c ⇒ EHe = 28,3( MeV ) Bài 3:Chứng tỏ hạt nhân 236 94 Pu không bền và hạt nhân phân rã α Lời giải: Để hạt nhân sau phải dương: 236 94 236 94 Pu phân rã một cách tự phát, đại lượng Q trong phản ứng 4... hạt nhân bền B, N có số proton khác số nơtron, lẻ-lẻ→không bền→có xu hướng trở về hạt nhân bền phân rã bêta 12 5 12 7 B → 12C + β − + ν 6 N → 12C + β + + ν 6 Ta thấy phóng xạ β − khi thừa nơtron và phong xạ β + khi thiếu nowtron SVTH: Lê Chiêu Hãi - Lớp: Lý 3B Trang 11 Đề tài: Phóng xạ và phân rã hạt nhân GVHD: PGS.TS Trương Minh Đức - Tương tự khảo sát năng lượng phân rã α, năng lượng phân rã Q đối... luật về phóng xạ .3 1 Đại cương về hiện tượng phóng xạ 3 2 Các định luật thống kê cơ bản về phân rã phóng xạ 5 3 Các ứng dụng của đồng vị phóng xạ .7 II Quy tắc dịch chuyển phân rã hạt nhân 8 1 Phân rã alpha (α) 8 2 Phân rã beta(β) và nơtrino (ν) 9 3 Phân rã gamma( γ) 12 PHẦN II: CÁC DẠNG BÀI TẬP VẬN DỤNG 15 PHÂN III:.. .Đề tài: Phóng xạ và phân rã hạt nhân trong đó 0 −1 GVHD: PGS.TS Trương Minh Đức 0 e biểu diễn electron, con 1 e biểu diển pozitron kí hiệu đó cho thấy một cách rõ ràng sự bảo toàn điện tích và số khối các chỉ số dưới và trên tương ứng Trong phân rã β-, một nơtron trong hạt nhân mẹ được biến thanh một proton, một electron và phản hạt nơtrino Trong phân rã β+, một proton trong hạt nhân mẹ được... cứu về hiện tượng phân rã phóng xạ của hạt nhân mặc dù tôi đã cố gắng rất nhiều nhưng không thể tránh được những thiếu sót, vì vậy kính mong thầy cô và các bạn góp ý thêm về vấn đề trên được hoàn chỉnh hơn Xin chân thành cảm ơn SVTH: Lê Chiêu Hãi - Lớp: Lý 3B Trang 27 Đề tài: Phóng xạ và phân rã hạt nhân GVHD: PGS.TS Trương Minh Đức TÀI LIỆU THAM KHẢO 1) Vật lý hiện đại (Lý thuyết và bài tập), Ronald... tử có năng lượng chỉ vào cở một vài eV năng lượng của các tia γ có thể hàng chục keV đến nhiều MeV SVTH: Lê Chiêu Hãi - Lớp: Lý 3B Trang 12 Đề tài: Phóng xạ và phân rã hạt nhân GVHD: PGS.TS Trương Minh Đức - Do các photon γ không có điện tích và khối lượng nghỉ bằng không nên số diện tích và số nguyên tử của hạt nhân không thay đổi trong quá trình phân rã gamma Gỉa sử (Z)* là hạt nhân ở trạng thái kích... khối lượng của hạt nhân B Và m B , mC là khối lượng của một nguyên tử B,C Thay vào (1) : SVTH: Lê Chiêu Hãi - Lớp: Lý 3B Trang 23 Đề tài: Phóng xạ và phân rã hạt nhân GVHD: PGS.TS Trương Minh Đức Q = (mC − zme − mB + zme − me − me )c 2 ⇔ Q = (mC − mB − 2me )c 2 ( dpcm) b) Thay vào 1 : Q= (11,011434u - 11,009305u- 2.0,0005486u).931,5(MeV/u) Vậy: Q= 0,961 MeV 20 20 Bài 3: Hạt nhân 9 F phân rã về trạng thái... khi phân rã phóng ra hạt α t1 ln 2 nên m = m e −T ln 2 1 0 T 239 Pu còn lại sau 20000 năm là: m = 12e Khối lượng 239 − ln 2 2000 T = 6,751 (gam) Pu bị phân rã sau 20000 năm là: ∆ =12 −6,751 =5,249 (gam) m Số hạt nhân 239 Pu bị phân rã là: ∆N = Mỗi hạt nhân 239 ∆m 5,249 NA = 6,023.10 23 = 1,322.10 22 (gam) A 239 Pu khi phân rã phóng ra một hạt α nên số hạt α được tạo thành cũng là ∆N = 1,322 22 hạt . hợp phân rã γ),hoặc là hạt nhân mới ( phân rã α và β). Dù hạt phát ra là hạt gì, các quá trình phân rã của hạt nhân đều tuân theo định luật phân rã phóng xạ. Nhưng không phải tất cả các hạt nhân. mm Tấm betong dày Đề tài: Phóng xạ và phân rã hạt nhân GVHD: PGS.TS. Trương Minh Đức 2. Các định luật thống kê cơ bản về phân rã phóng xạ. - Trong quá trình phân rã phóng xạ, một hạt nhân, thường. trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của hạt nhân đó, đo bằng số phân rã phóng xạ trong một giây. Khi hạt nhân phân rã nó biến đổi thành hạt nhân khác. Như vậy số hạt nhân phóng xạ N giảm dN dt 