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Un po' di fisica nucleare: La radioattività. Latomo.

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Presentazione sul tema: "Un po' di fisica nucleare: La radioattività. Latomo."— Transcript della presentazione:

1 Un po' di fisica nucleare: La radioattività

2 Latomo

3 La radioattività La radioattività è il fenomeno per cui alcuni nuclei si trasformano in altri emettendo particelle. La radioattività non è stata inventata dall'uomo, ma è un fenomeno naturale, presente ovunque: nelle Stelle, nella Terra e nei nostri stessi corpi.

4 Il nucleo dellatomo è composto da protoni (carica elettrica positiva,+) e da neutroni (carica nulla). L'atomo è elettricamente neutro: il nucleo è circondato da elettroni (carica -), uguali in numero ai protoni presenti nel nucleo.

5 La struttura dellatomo è la stessa per tutti gli elementi chimici che conosciamo. Quello che cambia da un elemento allaltro è il numero dei protoni e dei neutroni che latomo contiene. Il numero totale di protoni nel nucleo viene chiamatonumero atomico e si indica con la lettera Z. L'elemento chimico con 8 protoni è l'ossigeno (O), quello con 26 p è il ferro, quello con 79 p è l'oro, quello con 92 p è l'uranio... La radioattività: isotopi

6 Poiché in un nucleo di una data specie possono essere presenti anche N neutroni, la somma A=N+Z viene chiamata numero di massa. I nuclei con lo stesso valore di Z ma diverso valore di A (ossia, con un numero diverso di neutroni) vengono chiamati isotopi.

7 La radioattività: i decadimenti Gli isotopi presenti in natura sono quasi tutti stabili. Tuttavia, alcuni isotopi naturali, e quasi tutti gli isotopi artificiali, sono instabili, a causa di un eccesso di protoni e/o di neutroni. Tale instabilità provoca la loro trasformazione spontanea in altri isotopi accompagnata dall'emissione di particelle. Questi isotopi sono detti isotopi radioattivi.

8 La trasformazione di un nucleo radioattivo porta alla produzione di un altro nucleo, che può essere anch'esso radioattivo oppure stabile. Questa trasformazione è chiamata decadimento radioattivo. Di una certa quantità di sostanza radioattiva è praticamente impossibile stabilire in che istante decadrà il singolo atomo ma si può prevedere statisticamente il decadimento complessivo di di tutti gli atomi che compongono la quantità di sostanza

9 La radioattività: la vita media Il tempo medio che occorre aspettare perché un singolo atomo di un elemento radioattivo decada viene detto vita media del radioisotopo e può variare da frazioni di secondo a miliardi di anni.

10 Radiazioni alfa, beta e gamma Esistono tre diversi tipi di decadimenti radioattivi, che si differenziano dal tipo di particella emessa a seguito del decadimento. Le particelle emesse vengono indicate col nome generico di radiazioni. alfa beta gamma

11 La radioattività – Decadimento In seguito ad un decadimento alfa, il nucleo (Z,A) emette una particella (= un nucleo di elio = 2 protoni+ 2 neutroni) e si trasforma in un nucleo diverso, con numero atomico (Z - 2) e numero di massa (A – 4).

12 Le radiazioni sono poco penetranti e possono essere completamente bloccate da un semplice foglio di carta

13 La radioattività – Decadimento Decadimento : Il nucleo emette un e - e un antineutrino e si trasforma in un nucleo con carica (Z+1), ma stesso numero di massa A.

14 Le radiazioni beta sono più penetranti di quelle, ma sono bloccate da piccoli spessori di materiali metallici

15 La radioattività – Decadimento Decadimento : Il nucleo non si trasforma ma passa in uno stato di energia inferiore ed emette un fotone; la radiazione gamma accompagna spesso quella o.

16 Al contrario delle radiazioni e, le radiazioni sono molto penetranti, e per bloccarle occorrono materiali ad elevata densità come il piombo. Utilizzo: terapie oncologiche

17 La trasformazione di un nucleo radioattivo porta alla produzione di un altro nucleo, che può essere anch'esso radioattivo oppure stabile. Questa trasformazione è chiamata decadimento radioattivo. Di una determinata quantità di un elemento radioattivo è praticamente impossibile stabilire in che istante decadrà il singolo atomo ma si può prevedere statisticamente il decadimento complessivo di tutti gli atomi radioattivi

18 Legge del decadimento radioattivo N = numero di atomi presenti al tempo t; = costante di decadimento: probabilita che ogni singolo nucleo ha di decadere nellunita di tempo. Il decadimento radioattivo avviene con la legge statistica: dN /dt = - N

19 N 0 = numero di nuclidi presenti allistante t = 0 La legge del decadimento radioattivo: N(t) = N 0 e - t

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23 Un parametro molto importante e il tempo di dimezzamento tempo di dimezzamento: il tempo dopo il quale il numero iniziale di nuclei radioattivi e diventato la meta: T 1/2 = ln2/ Come si ricava questo risultato?

24 L attivita di una sorgente radioattiva e definita come il numero di decadimenti nellunità di tempo. Essa si misura in Bequerel (Bq) che equivale ad un decadimento al secondo. t t

25 Approssimazione utile Se il tempo di misura e molto piccolo in rapporto con T 1/2, il numero di decadimenti è:

26 LAMERICIO 241 Pu 241 94 T 1/2 =13 anni decad. T 1/2 = 433 anni decad. Np 237 93 Viene considerato stabile perché ha un tempo di dimezzamento di 2,2 10 6 anni.

27 Come vediamo le particelle??? Esistono diversi tipi di rivelatori di particelle che sfruttano diversi meccanismi: alcuni sono elettronici (sfruttano un segnale elettrico indotto dalla particella), altri memorizzano la sua traccia, ecc.


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