Skola PMN - poster v03

Škola prirodno-matematičkih nauka (ŠPMN)

U subotu, 5. oktobra 2024. godine sa radom počinje druga Škola prirodno-matematičkih nauka. Prva ŠPMN sprovedena je prošle školske godine sa velikim uspehom, a među njima je svakako bio i ...
Acasia-Meteors-2

Pripremite želje, Perseidi ponovo dolaze

Svake vedre noći, ako odete negde daleko od svetla grada i ako ste dovoljno strpljivi možete da vidite nekoliko meteora svakog sata.Međutim, svake godine oko 10. avgusta "zvezde padalice" postaju ...
Perseidi na Vidojevici (horizontalno)

Posmatramo Perseide na Vidojevici

Pozivamo vas na zvezdani događaj „Posmatramo Perseide na Vidojevici“, koji će se održati u nedelju, 11. avgusta, od 20 časova do ponoći, na lokaciji Beli Kamen, gde ćemo zajedno posmatrati ...
posterMMMSinergija

Maj mesec matematike - Sinergija

Kao i prethodnih osam godina, i ovog maja, na Prirodno-matematičkom fakultetu u Nišu, održava se manifestacija „Maj mesec matematike“. Ove godine tema je spoj matematike sa drugim naukama - SINERGIJA. ...
CERN-MC2024

CERN Masterclass 2024

U periodu od 15. februara do 27. marta 2024. godine pod pokroviteljstvom CERN-a i grupe IPPOG (International Particle Physics Outreach Group) održaće se 20. međunarodni program “MasterClasses – Hands on Particle Physics” (MC2024). U ...
skolaPMN

Otvaranje Škole prirodno-matematičkih nauka u Nišu

U subotu, 18. novembra na Prirodno-matematičkom fakultetu u Nišu počinje Škola prirodno-matematičkih nauka. Ovu školu namenjenu učenicima 7. i 8. razreda osnovne i svih razreda srednje škole ove godine po ...
biosignatureNajava

Astrobiologija i astronomsko posmatranje povodom Noći istraživača

Povodom predstojeće Evropske noći istraživača AD "Alfa" i Departman za fiziku PMF-a u Nišu organizuju naučno-popularno predavanje (četvrtak, 28. septembar) i teleskopsko posmatranje (petak, 29. septembar).Jedno od kanonskih pitanja astrobiologije ...
Perseid Meteors over Mount Shasta

Letnji vatromet u epizodi Perseidi 2023

Svake vedre noći, ako odete negde daleko od svetla grada i ako ste dovoljno strpljivi možete da vidite nekoliko meteora svakog sata. Međutim, svake godine u vreme Nisville Jazz festivala, ...
Unearthed-SuperMoon-1611-1-web

Dva (plava) Supermeseca u avgustu 2023. godine

Ako sutra uveče pogledate u nebo videćete Supermesec, najveći Mesec u mnogo godina! Bićete svedok spektakularnog prizora kakav se retko viđa na nebu, pun Mesec će biti ogroman, najveći koji ...
kvark-kvazar

Od kvarka do kvazara - uz mnogo astrofizike i malo matematike u Maju mesecu matematike u Nišu

Obeležavanje Maja meseca matematike, u organizaciji Departmana za matematiku PMF-a u Nišu nastavlja se u petak, 26. maja, od 17:00 h, u amfiteatru Prirodno-matematičkog fakulteta u Nišu sa tri nova ...
Slika dana: Mesec u polusenci [18.10.2013]

Pomračenje Meseca polusenkom (5. maj 2023)

Za ovaj petak (5. maj) nebeska mehanika “pripremila” je pomračenje Meseca, Međutim, ovo pomračenje značajno će se razlikovati od onih atraktivnih delimičnih i totalnih pomračenja Meseca koja smo posmatrali tokom ...
slika2

Нобелова награда за физику 2022. године

Аутор: проф. др Мирољуб Дугић(Институт за физику, Природно-математички факултет, Универзитет у Крагујевцу)Нобелову награду за физику за 2022. годину поделила су тројица експерименталних физичара за област заснивања квантне механике, Ален Аспе ...
CometZtf_Hernandez_960

Kometa C/2022 E3 (ZTF)

Ako ste tokom prethodnih par meseci bili totalno izolovani od vesti ili toliko ne volite vesti iz astronomije da čim ih čujete menjate sajt/TV kanal/radio stanicu onda verovatno niste čuli ...
solar-eclipse

Delimično pomračenje Sunca (25. oktobar 2022)

Još tačno deset dana deli nas do predstojećeg delimičnog pomračenja Sunca koje će biti vidljivo iz Srbije. Pomračenje Sunca za mnoge je verovatno najznačajnija i najazanimljivija pojava koju možemo da ...
kosmicke-litice

Džejms Veb Teleskop - prve fotografije

Odavno je "Svet nauke" otišao u zimski... letnji... višegodišnji san i teško ga je probuditi ali neki događaji u nauci su toliko značajni da mogu da predstavljaju prekretnicu u budućem ...
800px-Benjamin_Franklin_1767

Bendžamin Frenklin (1706 - 1790)

Na današnji dan, 17. januara, 1706. godine, u Bostonu (Masačusets, SAD), rođen je Benžamin Frenklin (Benjamin Franklin), američki naučnik i političar, borac za ljudska prava, učesnik u Američkom ratu za ...
1280px-ALH84001_structures

Meteorit sa Marsa ALH84001

Najpoznatiji meteorit sa Marsa otkriven je 27. decembra 1984. godine na Antarktiku.Ovaj meteorit nosi oznaku ALH84001 i otkriven je u oblasti Allan Hills, grupi brda na Antarktiku. Pronašao ga tim ...
Slika dana: Galileo Galilej i teleskop [25.08.2014]

Prvi teleskop

Galileo Galilej i prvi teleskop (izvor: Physics Today)Na današnji dan 1609. godine Galileo Galilej predstavio je "prvi teleskop" Leonardu Donatu, vladaru Venecije, i njegovim savetnicima. Galileo Galilej napravio je ovaj ...
apolo11-pre-poletanja

52 godine od Malog koraka za čoveka - Apolo 11

Na današnji dan, pre tačno 52 godine, 20. jula 1969. godine čovek je prvi sleteo na površinu drugog nebeskog tela.Oko šest sati pre “malog koraka za čoveka, ali velikog za čovečanstvo” dvočlana posada ...
yuri_gagarin_01

Juri Gagarin - 60 godina od prvog leta u svemir

Pre tačno 60 godina, 12. aprila 1961. godine oko 9 sati po Moskovskom vremenu, raketa Vostok 1 poletela je ka svemiru. U raketi je sedeo Juri Gagarin koji je nekoliko minuta kasnije postao prvi čovek u ...
ada_lovelace_portrait

Rođendan Ejde King Lavlejs - prve programerke

Samo dan kasnije ali i mnogo godina pre rođenja Grejs Hoper, na današnji dan, 10. decembra 1815. godine rođena je Ejda King Lavlejs (Ada Lovelace), ćerka čuvenog engleskog pesnika Lorda Bajrona, ...
Grace-Hopper

Grejs Hoper: do ratne mornarice do kompajlera i buba

Kada govorimo o IT sektoru, matematici i vojsci verovatno nam prva asocijacija budu muškarci. Međutim, tu sliku menja žena rođena na današnji dan, 9. decembra 1906. godine u Njujorku. Doktorirala ...
kupola-atomske-bombe

Dan kada je eksplodirala prva atomska bomba

Pre tačno 75 godine, tačnije 6. avgusta 1945. američki avion bombarder bacio je jednu jedinu bombu na japanski grad. Taj grad bila je Hirošima, a posledice te bombe pamtiće generacije ...
530px-palebluedot

30 godina Plave tačke u beskraju i Porodičnog portreta

Šta mislite šta je ovo na slici? Ne znate? …  Ova svetla tačka je Zemlja, naša planeta. Generacije ljudi, hiljadama godina žive na toj svetloj tački, sve što ste ikada… nalazi se na njoj…A fotografije je ...
planeta-vlasina

Planeta Vlasina oko zvezde Morave

Povodom jubileja koji ove godine obeležava Međunarodna astronomska unija (MAU), 100 godina od svog osnivanja, sve zemlje članice MAU su imale jedinstvenu priliku da kumuju imenu jednoj od novootkrivenih planeta ...

Tajne atomskog jezgra

Otkriće nedeljivog atoma nije zadovoljilo zelju naučnika za traganjem ka sve sitnijim delićima koji igrađuju materiju. Ubrzo nakon otkrića “nedeljivog” atoma, isti je opet razbijen, ali ovog puta nije bilo kao ranije. Naučnici su zaključili da je atom najsitniji delić materije koji se može dobiti hemijskim putem., ma koliko se mi trudili i mućkali različite supstance ne možemo da dobijemo gradivnu jedinicu materije manju od atoma. Jednostavno rečeno – “nož” hemičara nije bio dovoljno oštar da bi dalje sekao atom. Oštriji nož imali su fizičari, bili su to nuklearni reaktori i akceleratori. Počela je da se rađa jedna nova era u istoriji fizike i ljudske civilizacije uopšte – bila je to era nuklearne energije.

Atomsko jezgro svih elemenata se sastoji od protona i neutrona, dok je jezgro vodonika samo jedan proton. Protoni su čestice koje nose jedinično pozitivno naelektrisanje a neutroni ne poseduju naelektrisanje. Jezgro se karakteriše pozitivnim naelektrisanjem jednakim celobrojnom umnošku (Z) elementarnog naelektrisanja. Broj Z predstavlja redni broj hemijskog elementa u periodnom sistemu, on označava i broj protona u jezgru kao i broj elektrona koji kruži oko jezgra u neutralnom atomu. Setimo se da se u prirodi nalaze različiti izotopi jednog istog hemijskog elementa. Jezgra različitih izotopa istog elementa sastoje se od istog broja protona ali broj neutrona u njima je različit, tj. razlikuje se njihov maseni broj, a samim tim i njihova masa.

Jedna od osnovnih osobina jezgra je tzv. defekt mase. Precizna merenja mase jezgra i čestica koja ulaze u njegov sastav primećeno je da je ukupna masa protona i neutrona od kojih je sagrađeno jedno atomsko jezgro manja od mase jezgra. Ova razlika masa poznata je kao defekt mase. Ajnštajnovova teorija relativnosti daje vezu između mase i energije čuvenom relacijom E=mc2. Promena mase sistema čestica prilikom formiranja jezgra zapravo predstavlja promenu energije, pa prema tome defekt mase jezgra meri količinu energije koja se oslobađa pri oslobađanju datog jezgra iz elementarnih čestica. Energija koja se oslobađa na ovaj način je za nekoliko miliona puta veća od energije koja se oslobađa prilikom hemijskih reakcija. Ovolika količina oslobođene energije prilikom formiranja jezgra ukazuje na to da je atomsko jezgro vrlo čvrsta tvorevima koju je mnogo teško razbiti) za razbijanje jezgra potrebno je uložiti bar onoliko energije koliko je oslobođenom prilikom nastanka jezgra).

Rekli smo da se atomsko jezgro sastoji od pozitivno naelektrisanih protona i neutralnih neutrona. Svi protoni koji se nalaze u jezgru se međusobno odbijaju i kada ne bi psotojala još neka privlačna sila svako jezgro bi se vrlo brzo raspalo. Ta sila koja drzi jezgro na okupu naziva se jaka sila. Ova sila je privlačna i deluje između protona i neutrona. Jaka sila je najjača sila u prirodi, ona je oko 100 puta jača nego elektrostatička, i 1045 puta je jača nego gravitaciona. Upravo ova sila je odgovorna za ogromnu količinu oslobođene energije prilikom nastanka atomskog jezgra.

Na osnovu do sada napisanog lako bi se moglo zaključiti da je atomsko jezgro ne može raspasti, ili ako ništa drugo da se ne može raspasti samo od sebe, ali to nije baš tako.

Fransuski fizičar A. Bekerel je 1896. godine , ispitujući soli urana, otkrio da one emituju nevidljive zrake koji izazivaju crnjenje foto-ploče. Ispitivanje zraka koje emituje uran u magnetnom polju zaključeno je da postoje tri komponente. Jedna od ovih komponenata skretala je kao i snop pozitivno naelektrisanih čestica. Ova komponenta nazvana je α-zraci. Druga komponenta je skretala kao negativno naelektrisanje čestice i označena je kao β-zraci. Treća komponenta (γ-zraci) uopšte nije skretala u magnetnom polju. Dve godine kasnije Marija i Pjer Kiri otkrili su dva nova elementa radijum i polonijum koji poseduju osobinu da daju zračenja kao i uran, ali intenzivnija. Osim toga oni su pronašli da ista svojstva poseduje i već poznati element torijum.

Dalja ispitivanja pokazala su da ovi zraci izazivaju biološke i hemijske promene, jonizuju gasove i da imaju veliku probojnu moć. Najveću probojnost imaju γ-zraci koji probijaju znatne debljine čvrstih tela, računajući tu i metale. Najmanju probojnost imaju α-zraci ali i oni mogu probiti tanke slojeve čvrstih tela (npr. staklo).

Temperatura supstanci koje emituju ovakvo zračenje uvek je veća od temperature sredine koja ih okružuje. To pokazuje da su ovi (radioaktivni) procesi praćeni neprekidnim oslobađanjem energije.

Raderford i njegovi saradnici su spektroskopskim analizama 1908. godine otkrili da se u ampuli koja sadrži manju količinu soli radijuma (RaCl2) pojavljuju dva nova gasa, koja se tamo ranije nisu nalazila. Spektar jednog gasa poklapao se sa spektrom helijuma, dok je spektar drugog gasa u to vreme bio nepoznat. Kasnije je ovaj nepoznati gas nazvan radon. Ova i slična posmatranja dovela su do objašnjenja radioaktivnosti kao procesa raspadanja atomskog jezgra koji se obavlja spontano (prirodno). Usled ovakvog raspadanja prvi element prelazi (transmutuje se) u druge elemente. U slučaju radijuma raspadanje se svodi na izbacivanje jezgra helijuma (α-čestice) iz jezgra. Preostali deo jezgra predstavlja jezgro novog elementa – radona, koji je takođe radioaktivan pa se proces nastavlja.

Ako bi se, na primer, radijum zatvorio u epruvetu onda bi količina radona u njoj u početku brzo rasla a zatim će dostići ravnotežnu količinu i dalje se nece menjati. Ovo stanje nastupa onda kada je broj novonastalih jezgara radona jednak broju jezgara koja se raspadnu za isti vremenski interval. Ovakvo stanje ravnoteže u fizici je poznato kao dinamička ravnoteža. Važno je reći da je radioaktivni raspad kvanto-mehanički proces. Videli smo da je za raspad jezgra potrebna ogromna količina energije i prema zakonima klasične fizike čestica ne može spontano dobiti tu energiju i izleteti iz jezgra. Radioaktivan raspad je složen proces u kome glavnu ulogu igraju kvantni fenomeni (princip neodređenosti, tunel efekat i slično) i upravo ti fenomeni dovode do raspada jezgra. Kako je po svojoj prirodni radioaktivni proces kvantni fenomen jasno je da u njemu verovatnoća igra ogroman značaj. Nemoguće je znati kada će se koji atom raspasti, raspad je slučajan proces. Ali, ma koliko ovaj proces bio slučajan on se pokorava nekim zakonima.

Osnovna karakteristika radioaktivnog raspada je tzv. period poluraspada. Period poluraspada je karakteristika svakog hemijskog elementa, tj. izotopa, i on predstavlja potrebno vreme da se raspadne polovina početnog broja jezgara. Za svaki proces radioaktivnog raspada mi nikada ne možemo da znamo kada će se koje jezgro raspasti ali sa sigurnošću znamo da će se za jedan period poluraspada raspasti tačno polovina ukupnog broja jezgara koja su postojala na početku merenja. Periodi poluraspada različitih poznatih elemenata se znatno razlikuju, na primer za uran on iznosi 4,4 milijardi godina dok je za radon taj period 3,825 dana, a postoje i jezgra sa mnogo kraćim periodom poluraspada.

Videli smo da postoje tri tipa zraka koji se emituju prilikom radioaktivnog raspada. Svakom od ovih tipova zraka odgovara po jedan tip radioaktivnog raspada pa tako možemo da govorimo o α,βiγraspadu. Analize zraka nastalih prilikom radioaktivnog raspada pokazale su da su α zraci već pomenute α čestice, tj. jezgra helijuma; β zrake predstavljaju vrlo brzi elektroni a γ zraci predstavljaju elektromagnetno zračenje velikih energija (ovi zraci prate proces α i βraspada). Simbolički prikazano αi βraspad mogu se predstaviti kao:

ZXM –> Z-2YM-42He4
ZXM –> Z+1YM-1e0

Gde su X i Y početno i krajnje jezgro, Z – redni broj elementa, M – maseni broj, e – elektron. Iz ovih jednačina vidi se da tokom α raspada nastaje nov hemijski element koji, u periodnom sistemu Mendeljejeva stoji dva mesta ispred prvobitnog elementa dok prilikom β-raspada nastaje element koji se nalazi jedno mesto iza prvobitnog elementa.
Utvrđeno je da u prirodi postoje tri niza uzastopnih transmutacija jezgra, to su nizovi čiji su pozetni elementi uran 92U235, torijum 90Th232 i izotop urana 92U238. Sva tri niza počinju elementima sa izrazito velikim periodom poluraspada a sva tri niza završavaju na nekom od izotopa olova (Pb206, Pb203 i Pb207).

Danas je poznat i veliki broj radioaktivnih izotopa drugih elemenata koji se ne nalaze u prirodi i koji se mogu dobiti samo veštačkim putem. Svi ovi izotopi su nekada postojali u prirodi ali oni imaju vrlo kratak period poluraspada i uspeli su da se u potpunosti raspadnu na stabilne elemente.

*   *    *

Atomsko jezgro čuva ogromnu energije. Naučnici su to relativno brzo shvatili i pokušavali su da pronađu načine da tu energiju iskoriste. Nije bilo potrebno dugo čekati da čovek ovlada energijom atoma. Onog trenutka kada je postao gospodar atomske energije čovek je postao izrazito najmoćnije biće na planeti. On je postao potpuni gospodar planete, moć koju je dobio bila je dovoljna da može da uništi čitavu planetu. Svanulo je novo doba, doba nuklearne energije, nuklearnih elektrana i nuklearnih bombi.

Series NavigationOvako je sve poceloNuklearna energija
11 Comments
  1. 10.06.2007.
  2. 10.06.2007.
  3. 30.09.2007.
  4. 12.12.2007.
  5. 09.09.2009.
  6. 07.05.2010.
  7. 07.05.2010.
  8. 19.12.2010.
  9. 03.05.2011.
  10. 14.08.2021.
  11. 14.08.2021.

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.