Magfizika

Atommag felépítése:

• p+ és n0-kból áll
• általában n0-ból több van, mivel a protonok pozitívak így taszítják egymást
• az úgynevezett „magerők” tartják (van más néven „erős kölcsönhatás”) egyben ezt a tömegdeffektussal lehet kiszámolni az „e=m*c^2” képletből ahol az „m” a tömegdeffektus:

 

Tömegdeffektus: „A kötött rendszer alacsonyabb energiájú, mint az alkotórészei, amikor nincsenek kötött állapotban, emiatt a tömegüknek kisebbnek kell lennie, mint az összetevők tömegeinek összege. Olyan rendszerek esetén, melyeknél a kötési energia alacsony, ez a kötés utáni „veszteség” elég kicsi hányada lehet a teljes tömegnek. A nagy kötési energiájú rendszerek esetén azonban a hiányzó tömeg könnyen mérhető rész.” (kiszámítási módja benne van a fgvtáblában).

 Az atommag tömegének a növekedésével a magerők nagysága is növekszik, viszont egy bizonyos méret után már nem képesek a magerők a mag egészére kihatni, mivel erős exponenciális csökkenés tapasztalható az erő nagyságában a távolság növekedésével. A rendszámnövekedésével a protonok száma is növekszik, így az általuk kifejtett taszítóerő is Ebből következik:

• Legstabilabb maggal a Nikkel-62 (ez után a vas következik) rendelkezik mivel mérete nem túl nagy, viszonylag nehéz, de nincs benne túl sok proton
• A nikkelnél kisebb rendszámú magokra a fúzió (összeolvadás), míg a nagyobb rendszámú magokra a frisszó azaz a bomlás/magasadás jellemző (ez nem jelenti azt hogy a nikkel utáni elemeket nem lehet fúzióra késztetni)
• A209-nél több nukleont tartalmazó magok (6 nukleonnyi átmérőnél nagyobbak) túl nagyok lesznek ahhoz, hogy stabilak legyenek, és spontán módon bomlanak könnyebb magokra.

 

Magfúzió

• A magfúzió olyan magreakció, ami során két kisebb atommag egyesül egy nagyobbat eredményezve. Ez a folyamat lehet exoterm (energia leadás) vagy endoterm (energia felvétel), a kiinduló magok atomtömegétől függően. Az elemek közül a vas és a nikkel a legstabilabbak (ők rendelkeznek a legnagyobb fajlagos kötési energiával). Ha a fúzióban résztvevő elemek könnyebbek a vasnál, akkor a folyamat energiafölszabadulással jár, ellenkező esetben energiát kell befektetni.
• Ez a folyamat játszódik le a csillagokban és a hidrogénbomba robbanásakor. A vasnál nehezebb elemek fúziója (endoterm voltukból kifolyólag) szélsőséges feltételeket követel, mint például a szupernóva robbanás. A természetben található elemek mind csillagokban és szupernova robbanás közben jöttek létre.
• Hogy a fúzió megtörténjen, az atommagoknak le kell győzniük a potenciálgátat.

 

Maghasadás

A maghasadás során egy atommag két vagy több, kisebb magra szakad. A maghasadás során jelentkezhet alfa-, béta-, gamma-, valamint neutronsugárzás is. Ezt (többek között) az atomerőművekben használják ki, ahol szabályozott láncreakcióként megy végbe a maghasadás.

Sugárzások (és bomlástípus)

• α-sugárzás: az atommag egy kétszeresen pozitív töltésű, 4-es tömegszámú héliummagot bocsát ki, melyet α-részecskének nevezünk. Roncsolóképessége igen nagy, ám hatótávolsága kicsi (könnyen elnyelődik: papírlap, sőt az emberi bőr is könnyen elnyeli).

Alkalmazása: mesterséges magátalakítások, az elsőt Rutherford végezte 1919-ben Nitrogén és alfarészecske ütközetésével hozott létre oxigént. Az izotópos füstjelző berendezések működésének elve, hogy a kis áthatoló képességű alfa-részecske a levegőben lebegő szilárd részecskéken (magyarul füst) nagy mértékben elnyelődik, így az átfolyó áram hirtelen lecsökken.

•  β-sugárzás: (elektron kibocsátás) áthatolóképessége és roncsolóképessége is az α és γ sugárzás között van. (alumíniumlemezzel pl. már le lehet árnyékolni) 

β-:” A folyamat során egy neutron protonná alakul elektron és antielektron kibocsátás mellett. A keletkező atom rendszáma emiatt eggyel növekszik, tömegszáma változatlan marad. Neutronfelesleggel rendelkező atomokra jellemző.”
β+ : „A folyamat során egy proton neutronná alakul egyszeresen pozitív pozitron (antielektron) és elektron kibocsátása mellett. A keletkező atom rendszáma emiatt eggyel csökken, tömegszáma változatlan marad.”

 

• γ-sugárzás: A gamma-sugárzás nagyfrekvenciájú elektromágneses hullámokból álló sugárzás, mely a gerjesztett atommagok alacsonyabban fekvő állapotba történő átmenetekor, az úgynevezett gamma-bomláskor keletkezik. Ez a bomlás sok esetben kíséri az alfa- és béta-bomlást, valamint a magreakciókat. A gamma-sugárzás töltéssel nem rendelkezik, ezért áthatolóképessége igen nagy ( vastag ólom vagy betonréteg nyeli csak el.), roncsoló képessége azonban kisebb a többi sugárzásénál.

Alkalmazása: