Un po' di fisica nucleare: La radioattivit

1
Un po' di fisica nucleareLa 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 radioattività isotopi

• 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
  chiamato numero 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...

6

• Poiché in un nucleo di una data specie possono
  essere presenti anche N neutroni, la somma ANZ
  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 a

• In seguito ad un decadimento alfa, il nucleo
  (Z,A) emette una particella a ( 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 a sono poco penetranti e possono
essere completamente bloccate da un semplice
foglio di carta
13
La radioattività Decadimento b

• Decadimento b Il nucleo emette un e- e un
  antineutrino e si trasforma in un nucleo con
  carica (Z1), ma stesso numero di massa A.

14
Le radiazioni beta sono più penetranti di quelle
a, ma sono bloccate da piccoli spessori di
materiali metallici
15
La radioattività Decadimento g

• Decadimento g Il nucleo non si trasforma ma
  passa in uno stato di energia inferiore ed emette
  un fotone la radiazione gamma accompagna spesso
  quella a o b.

16
Al contrario delle radiazioni a e b, le
radiazioni g 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
Il decadimento radioattivo avviene con la legge
statistica
dN /dt -l N
N numero di atomi presenti al tempo t l
costante di decadimento probabilita che ogni
singolo nucleo ha di decadere nellunita di
tempo.
19
La legge del decadimento radioattivo
N(t) N0e-lt
N0 numero di nuclidi presenti allistante t 0
20
(No Transcript)
21
(No Transcript)
22
(No Transcript)
23
Un parametro molto importante e il tempo di
dimezzamento il tempo dopo il quale il numero
iniziale di nuclei radioattivi e diventato la
meta
T1/2 ln2/l
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.
L(t) lN(t)
25
Approssimazione utile

• Se il tempo di misura e molto piccolo in rapporto
  con T1/2, il numero di decadimenti è

26
LAMERICIO 241
decad. a
decad. b
T1/213 anni
T1/2 433 anni
Viene considerato stabile perché ha un tempo di
dimezzamento di 2,2 106 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.