Atomová fyzika

1. Demokritos (4. st. př. n. l.):

   Látka je složena z atomů

   "Atomos" = nedělitelný

2. Joseph John Thomson (1897):

   Atomy nejsou nedělitelné, jejich součástí jsou elektrony

   Pudingový model atomu

3. Ernest Rutherford (1911):

   Rutherfordův experiment: ostřelování desky ze zlata atomy helia $\to$ atomy se vychylují $\to$ pudingový model vyvrácen; objev jádra atomu

   Planetární model atomu

4. Niels Bohr (1913):

   Kvantování energie – elektrony jsou na určitých hladinách, při přechodu mezi hladinami musí energii buď přijmout, nebo vyzářit

   Postuláty:

   1. Atom je soustava složena z kladně nabitého jádra (v němž je soustředěna skoro celá hmotnost atomu) a záporně nabitého elektronového obalu

   2. Atom se může nacházet jen v určitých kvantových stavech = stavech s určitou hodnotou energie

   3. Když chce atom přejít z jednoho energetického stavu do druhého, musí energii buď přijmout, nebo vyzářit

   4. Elektrony se pohybují po stacionárních drahách, jejich délka je rovna celočíselnému násobku De Broglieho vlnové délky

   Zavádí kvantové číslo

Chybějící zápis ze dní 14. 3. až 21. 3. 2025

Rozpady

1. Rozpad $\beta^-$:

   Při rozpadu $\beta^-$ emituje radioaktivní jádro elektron

   V jádře nastává rozpad neutronu na elektron a elektronové antineutrino

   $$\begin{aligned} {}_0^1 n &\to {}_1^1 p + {}_{-1}^{\ \ \ 0} e + \overline{v}_e \\[0.5em] {}_\text{Z}^\text{A} \text{X} &\to {}_{\text{Z} + 1}^{\ \ \ \ \ \text{A}} \text{Y} + {}_{-1}^{\ \ \ 0} e + \overline{v}_e \end{aligned}$$

   Nové jádro má o jeden proton víc

   Příkladem zářiče $\beta^-$ je nestabilní uhlík:

   $${}_{\ \ 6}^{14} \text{C} \to {}_{\ \ 7}^{14} \text{N} + {}_{-1}^{\ \ \ 0} e + \overline{v}_e$$

2. Rozpad $\beta^+$:

   Při rozpadu $\beta^+$ emituje radioaktivní jádro pozitron

   V jádře nastává rozpad protonu na neutron a elektronové neutrino

   $$\begin{aligned} {}_1^1 p &\to {}_0^1 n + {}_{+1}^{\ \ \ 0} e + \overline{v}_e \\[0.5em] {}_\text{Z}^\text{A} \text{X} &\to {}_{\text{Z} - 1}^{\ \ \ \ \ \text{A}} \text{Y} + {}_{+1}^{\ \ \ 0} e + \overline{v}_e \end{aligned}$$

   Příklad:

   $${}_{15}^{30} \text{P} \to {}_{14}^{30} \text{Si} + {}_{+1}^{\ \ \ 0} e + \overline{v}_e$$

   1932 – objev neutronu Jamesem Chadwickem:

   $${}_2^4 \text{He} + {}_4^9 \text{Be} \to {}_{\ \ 6}^{12} \text{C} + {}_0^1 n$$

   Neutronové záření uvolňuje částice z jádra

   1934 – objevení umělé radioaktivity

3. Rozpad $\gamma$:

   Při rozpadu $\gamma$ emituje radioaktivní jádro vysokoenergetický foton $\gamma$

   $${}_\text{Z}^\text{A} \text{X}^\ast \to {}_\text{Z}^\text{A} \text{X} + \gamma$$

   V jádře se nemění počet nukleonů a protonů

   Příkladem zářiče $\gamma$ je nestabilní kobalt:

   $${}_{27}^{60} \text{Co}^\ast \to {}_{27}^{60} \text{Co} + \gamma$$

Aktivita zářiče ($A$) určuje počet přeměn ve vzorku radionuklidu za jednotku času

$\text{Bq}$ ... becquerel

1 becquerel odpovídá 1 přeměně za 1 sekundu

1 miligram rádia vyzařuje za 1 sekundu asi $3.7 \cdot 10^7$ částic $\alpha$

Aktivita vzorku radionuklidu se s časem zmenšuje:

$N_0$ ... počet aktivních jader v čase $t = 0 \ \text{s}$

$N$ ... počet aktivních jader v čase $t$

Za čas $T$ klesne počet aktivních jader na polovinu:

$T$ ... poločas rozpadu

Po uplynutí poločasu rozpadu $T$ se aktivita vzorku $A$ zmenší na polovinu:

$\lambda$ ... rozpadová (přeměnová) konstanta

Zákon radioaktivní přeměny:

$N_{(t)}$ ... počet nerozpadlých jader