Jeg har trukket et spørgsmål, der handler om kernefysik. Jeg skal komme ind på noget med radioaktivitet og relevante begreber, og jeg skal komme ind på halveringstid. Jeg har mit talepapir, som kun består af ord.
Jeg vil starte med at fortælle lidt om et atom, hvor jeg her har lavet et helium, og så har jeg prøvet at lave en stor kerne. Og inde i sådan en kerne, der har vi både de stærke og de kæreste. svage kernekræfter.
De stærke kernekræfter er dem, der er ansvarlige for, at det hele kan hænge sammen. Kigger vi på store atomkerner, så er det, at når de bliver meget store, at de så bliver ustabile. Der er de elektromagnetiske kræfter ansvarlige, fordi når de bliver meget store, så begynder det at være sådan, at protoner, der er langt væk fra hinanden, faktisk frasteder hinanden, og kernen bliver noget ustabil.
Så der er en grænse for, hvor stor en atomkerne, vi kan kraftforholdet mellem elektromagnetiske kræfter altså dem der er mellem ladninger og de stærke kernekræfter er ca. en factor 100 og de stærke kernekræfter virker kun på en distance der er ca. bredden af en nukleon og Når vi nu snakker om vores kerner, så vil jeg godt lige introducere et makroskopisk begreb, der hedder arbejde. Vi har noget, der hedder arbejde, og det er lige med kraft, gange, strækning. Og det, jeg vil bruge det til at illustrere, det er et begreb, vi kalder bindingsenergi per nukleon.
Når vi nu tager en kerne, og vi kan jo tage den her kerne, lad mig sige, at jeg tager min heliumkerne, og der er det jo sådan her kerne. Det handler om alle de reaktioner, der foregår med atomkernerne. Elektronerne er ikke så relevante i den her sammenhæng. Lad os nu sige, at jeg kunne tage fat i alle de her nukleoner og påføre dem en kraft, så jeg skilte mit atom ad.
Så havde jeg jo lavet et arbejde. Jeg havde brugt noget energi, og jeg havde fået skilt mit atom ad i enkelt nukleoner. Og hvis jeg nu tog...
den energimængde, jeg skulle bruge det arbejde, jeg skulle lave, og der dividerede det med 4, så har jeg fundet det, der svarer til bindingsenergien per nukleon. Og der har vi klassisk, at vi afbilder vores atomkerner i sådan et koordinatsystem her, hvor vi har bindingsenergi per nukleon, E-binding. Danske Og så herhenne ud af aksen, der har vi vores nukleontal, og det er det, som vi kalder for A.
Så vil vi få en graf, der ser cirka sådan her ud, hvor her har vi H, og så har vi HE. Herop på toppen har vi sådan noget som jern, og herude kunne vi fx have vores uran 238. Og der er det sådan, at bevægelsen... Bevæger vi os den her vej, altså tager vi små kerner og slår dem sammen, så stiger bindingsenergien per nukleon.
Det gør de op til enheden af jern, og det er der, vi kan lave fusion, sammensmeltning af kerner og få energi ud af processen. Vi kan se, at grafen går nedad her, og det betyder, at bevæger vi os den her vej, så kan vi spalte meget store kerner og få energi ud af det. Det hedder fission. Det var sådan vi lavede de første atombomber og det var sådan, vi laver kernekraft, når vi laver atomkraftværker i dag.
Processen, hvor vi fx sammensmelter de små, det kan vi lave i fx hydrogenbombe, og det er også sådan nogle processer, der foregår i solen, der gør, at den er varm. Så det er noget med fusion og fission. Men jeg skal i dag også tale om de radioaktive henfald. Og der har jeg nogle forskellige henfald.
Og det er fx, at jeg har noget, der hedder et alfahenfald. Jeg har et beta minus, og jeg har et beta plus. og så har jeg et gamma henfald og alfa henfaldet det er når man får udskudt en heliumkerne det kunne fx være at vi tager noget uran 238 jeg skriver 238 det er nukleontallet og så skriver jeg 92 her for antallet af protoner der udskydes en heliumkerne og heliumkernen den har fart på og den er strålet Det der altså er strålingen, det er heliumgærnen, og den hedder 4-2, 4 nukleoner, 2 protoner. Og så bliver den her omdannet til thorium, TH, og den er så 90 og 234. Lægger vi antallet af nukleoner sammen her, og her kan vi se, at antallet af nukleoner er bevaret, og det er en af bevarelsessætningerne.
Så har vi vores betaminus og en betaminus. Vores beta plus. Og den ene, det er, hvor vi får lavet en neutron, der bliver omdannet til en proton inde i kernen. Vi får udsendt en elektron og en antineutrinum. Og beta plus-indfaldet, der får vi så lavet en proton, omdannet til en neutron inde i kernen, under udsendelse af en positron.
en positiv elektron plus en neutrino. Gammaindfaldet er, når der er noget overskudsenergi i kernen, og vi får udsendt noget elektromonin i strålen. Så der går kernen, der ændrer den ikke karakter andet, end at den er eksiteret, den udsætter energien, og så kan den blive stabil.
Og vi har så i den her sammenhæng, når vi kigger på vores radioaktive kerner, der har vi noget, vi kalder et kernekort. Og i vores kernekort, der kan vi finde alle de isotoper, vi har af vores grundstoffer. Og det er lavet sådan, at op ad y-aksen, der har vi antallet af protoner. Så proton.
Og herudaf har vi antallet af neutroner. Og det vil cirka fordele sig sådan her. Og så er det sådan, at det der afgør et given stof, det er antallet af protoner i kernen.
Det er det, der afgør atomnummeret. Og så læser vi et eller andet sted vandret i vores kernekort, og der vil i det klasselokale, jeg er i, være et kernekort, så hedder de alle sammen isotope versioner af det samme grundstof. Det betyder, at de vil have samme kemiske egenskaber, men de vil have forskellig massefylde, hvis man har stoffet.
over men de vil have forskellige egenskaber i forhold til, hvilken henfald de vil lave, og det kan man så aflæse i kortet, hvilken type henfald de laver. Når nu sådan nogle stoffer her henfalder, når nu et eller andet radioaktivt stof henfalder, så er det sådan noget, at det følger noget, vi kalder henfaldsloven. Og henfaldsloven kan beskrives som følgende, rent matematisk.
Forestil dig, at vi har en eller anden mængde røg. radioaktive kerner, vi kan sige, at vi har 100, og hvis der inden for det første tidsintervald henfalder 10, så er der 90 tilbage. Så vil der inden for den næste tidsintervald, der er lige så stort, henfalde den samme procentvis af anden del.
Så der vil fænde falde 9, og så vil vi komme på 81, og så vil der henfalde 8, og sådan vil det fortsætte. Og dermed er det en faldende eksponentialfunktion. Den kan beskrives sådan her.
N er lige med en 0 gange en halv opløftet til t divideret med t en halv, hvor n0 er antallet af kerner, når vi starter, n er antallet af kerner til tiden t, og t en halv er en halveringstid, og t er så, hvor lang tid der er gået. en anden måde at skrive den her formel op på det er at skrive at ind Alig med en 0 gange e, opløftet til minus k gange 10. Når vi laver forsøg med det, og vi har lavet forsøg med det her, der er det jo sådan, at i virkeligheden kan vi ikke måle, hvor mange kerner der er tilbage, så i virkeligheden er det aktiviteten, vi måler på. Så det er i virkeligheden sådan, at vi har målt startaktiviteten af, A0, og den er så det samme som en halv opløftet til T divideret med T en halv, men det er jo fuldstændig det samme udtryk.
Der er proportionalitet med aktiviteten og antallet af kerner. Men det var det, vi multe. Og hvad kan man så bruge det her til?
Jo, man kan jo for eksempel så bruger man det til at aldersbestemme biologiske ting, man finder, som har en alder, der er tusinder år gammel. Der bruger man kulstof 14-metoden. Vi får hele tiden dannet radioaktivt kulstof i atmosfæren. Livet, levende væsner optager det, og det bliver indbygget i alt levende væsner. dør, så har man en bestemt mængde radioaktiv kulstof, der indfalder med en halveringstid på cirka 5.700 år.
Og så kan man se, hvor meget der er tilbage af det her. På den måde kan man tidsbestemme. Man kan selvfølgelig ikke tidsbestemme noget, hvis det er få år siden, og heller ikke, hvis det er millioner af år siden, fordi så er alting henfaldet.
Men når det er tusinder af år, så er det en rigtig god måde at tidsbestemme ting, man finder i jorden, og finder interessant at vide, hvor gamle de er. Der har vi eksemplet med for eksempel tolvundmænden, en gammel mosefund, en mænd, der blev offret, hvor man kunne bestemme, hvornår han var død. Oprindeligt ringede man efter politiet, fordi han så sig virkelig ud, men men det viste sig så, at morderen måtte være død for ganske længe siden.
Og det var det, jeg havde tænkt at beskrive nu. Har man god tid, kunne talen så eventuelt komme ind på sådan noget med, hvordan man for eksempel stopper radioaktiv ståling. Det kunne være noget med halveringstykkelser, som vi også har lavet et forsøg af.
Man kunne komme ind på lidt helsefysik. Det ville være lidt af efter, hvad retning som bilaget peger.