Fisika Modernoa: Fotoelektrikoa, Erradioaktibitatea, Nuklearra

Efektu Fotoelektrikoa

Efektu fotoelektrikoa: Einstein-ek efektu fotoelektrikoa interpretatu zuen, f maiztasuneko erradiazio elektromagnetikoaren sorta bat E=h·f energia-kuantuez osatuta dagoela suposatuz. Hertz-ek, gainazal metaliko batzuk argiaren eraginpean jartzean, gainazal horiek elektroiak igortzen zituztela konturatu zen.

De Broglie: Uhin-Partikula Dualtasuna

De Broglie: De Broglie-k uhin-partikula dualtasuna azaldu zuen: fotoi batek E=h·f energia eta p=h/λ momentu lineala baditu, partikulak f=E/h maiztasuna eta λ=h/p uhin-luzera ditu elkarturik. De Broglie-k esan zuen argiak bi izaera zituela:

• Uhin izaera: interferentzia, difrakzioa, polarizazioa, errefrakzioa eta islapena.
• Izaera korpuskularra: argia fotoien sortada bat da, fotoi bakoitzak E=h·f energia garraiatzen du. Fotoiek ez dute geldiunean masarik.

Erradioaktibitatea

Erradioaktibitatea: Erradioaktibitatea substantzia erradioaktiboak deritzen substantziek intentsitate handiko erradiazioak igortzen dituzten propietatea da. Erradiazio horiek gorputz opakuak zeharkatzeko, airea ionizatzeko, plaka fotografikoak inprimatzeko eta zenbait substantzia fluoreszentzia kitzikatzeko gai dira.

α, β eta Γ Erradiazioak

• α Erradiazioa

  Helio nukleoak dira, bi protoiez eta bi neutroiez osatutakoak. Q = 3.2·10^-19 C, m = 6.7·10^-27 kg. MeV baten inguruko energia zinetikoz igortzen dira.

• β Erradiazioa

  Elektroi azkarrak dira, nukleoko neutroien desintegrazioetatik datozenak, neutroi bakoitzak protoi bat eta elektroi bat sortuz. Q = 1.6·10^-19 C, m = 9.1·10^-31 kg. MeV baten inguruko energia zinetikoz igortzen dira.

• Γ Erradiazioa

  Erradiazio elektromagnetikoak dira, X izpiek baino maiztasun handiagoa dutenak. Q = 0 C, m = 0 kg. Horien energiak keV eta MeV bitartekoak dira kasu gehienetan.

Desintegrazio Erradioaktiboa

Nukleo atomiko batek α, β edo Γ erradiazioa igortzean, nukleoaren egoera aldatu egiten da edo beste mota bateko nukleo bihurtzen da. Kasu horretan desintegrazioa gertatzen da.

Ausazko Prozesua

Desintegrazio erradioaktiboa ausazko prozesu bat da, eta lege estatistikoen arabera arautzen da. Horrela, t aldiunean oraindik desintegratu gabe dauden nukleoen kopurua N izanik, denbora-unitateko igorpen kopurua desintegratu gabe dauden nukleoen kopuruarekiko proportzionala da: dN/dt = -λN.

Igorpen Erradioaktiboaren Legea

Minus zeinuak adierazten duenez, nukleoen kopurua txikiagotu egiten da denbora pasatu ahala. Aurreko adierazpena integratuz, igorpen erradioaktiboaren legea lortzen da. Lege horrek t aldiunean oraindik desintegratu gabe dauden nukleoen kopurua N adierazten du: N = N₀e^-λt.

Aktibitatea

Substantzia batek denbora-unitatean buruturiko igorpen erradioaktiboen kopuruari aktibitatea (A) edo desintegrazio-abiadura deritzo. SI sistemako unitatea becquerel (Bq) izena du, segunduko desintegrazio bat izateari dagokiona. Aurreko ekuaziotik hauxe ondoriozta dezakegu: A = A₀e^-λt.

Erdibizitza (Semidesintegrazio-Periodoa)

Hasierako nukleoen (N₀) erdiak desintegratzeko pasatu behar den denborari desintegrazio-periodoa edo erdibizitza (T_1/2) deritzo. Horren balioa igorpen erradioaktiboaren adierazpenetik lor daiteke: T_1/2 = ln(2)/λ.

Erradioaktibitate Naturala eta Artifiziala

• Naturala: α, β eta Γ partikulak berez sortzen dira, inolako bonbardaketarik gabe.
• Artifiziala: Nukleo bat partikula azpiatomiko batekin bonbardatzen dugu, eta horren ondorioz erradiazio bat sortzen da.

Fisio Nuklearra

Fisio nuklearra erreakzio nuklear bat da, zeinean nukleo astun bat neutroiez bonbardatzean, nukleo hori zatitu eta bi nukleo arin sortzen diren. Prozesu horretan zenbait neutroi eta energia kantitate handia askatzen dira.

Aktibazio-Energia (Fisioan)

Fisioan sorturiko produktuak baino ezegonkorragoa den arren, uranio-235 motako nukleoa ez da berez fisionatzen. Nahitaezkoa du aktibazio-energia bat bereganatzea, nukleoak neutroia irenstean lortzen dena.

Kate-Erreakzio Nuklearra

Nukleo baten fisioan askaturiko neutroiek beste nukleo batzuen fisioan parte har dezakete, horrela kate-erreakzio nuklear bat sortuz. Fermi-k fisiozko lehenengo kate-erreakzio kontrolatua sorrarazi zuen.

Fusio Nuklearra

Fusio nuklearra deritzon erreakzio nuklearrean, bi nukleo arin batu egiten dira, eta nukleo astunago bat eratzen da. Prozesu honetan energia kantitate handi-handia askatzen da.

Aktibazio-Energia (Fusioan)

Fisioan gertatzen den bezala, fusio nuklear bat abiarazteko, aktibazio-energia baten premia dago. Fusioaren kasuan, aldarapen elektrostatikoak gainditzeko behar den energia lor daiteke, energia termiko oso handia emanez.

Fusio-Erreakzioak

Era naturalean gertatzen dira Eguzkian eta izarretan, astro horien barneko tenperaturei esker. Era artifizialean, ostera, gizakiak leherketa modura baino ez ditu lortu oraindik.

Lotura-Energia

Lotura-energia: Nukleo batean lotura-energia bere nukleoi isolatuak nukleoa eratzeko biltzean askaturiko energia da.

Erreakzio Nuklearrak

Erreakzio nuklearrak nukleo atomiko batzuk bestelako nukleo atomiko desberdin bihurtzen diren prozesuak dira. Edozein erreakzio nuklearretan, zenbaki atomikoen baturak eta zenbaki masikoen baturak konstante irauten dute. Ez, ordea, erreaktiboen eta produktuen masen baturak.

1919an, Rutherford-ek α partikulaz bonbardatu zituen nitrogeno-nukleoak eta, emaitza gisa, ikusi zuen nukleoek partikula horiek xurgatzean, nukleoa beste nukleo berri bihurtzen zela eta protoi bat igortzen zuela.