วันพฤหัสบดีที่ 11 มิถุนายน พ.ศ. 2552

นิวเคลียร์

สมการนิวเคลียร์ (Nuclear equation)
นิวเคลียสประกอบด้วยนิวคลีออน (nucleon) ได้แก่ โปรตอนและนิวตรอน ซึ่งรวมกันเรียกว่า นิวไคลด์ (nuclide) อะตอมที่ภายในนิวเคลียสมีจำนวนโปรตอนเท่ากัน แต่มีจำนวนนิวตรอนต่างกัน เรียกว่า ไอโซโทป (isotope)
สัญลักษณ์นิวเคลียร์ เป็นสัญลักษณ์ที่แสดงแทนเลขอะตอม (จำนวนโปรตอน) และเลขมวล (จำนวนโปรตอนรวมกับจำนวนนิวตรอน) ดังนี้
เมื่อ X คือสัญลักษณ์ของธาตุ
A คือเลขมวล
Z คือเลขอะตอม
การสลายตัวของ โดยการปล่อยอนุภาคแอลฟา แสดงได้ดังสมการ



®
+





จากสมการเป็นตัวอย่างของสมการนิวเคลียร์ สัญลักษณ์ต่าง ๆ เป็นการแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงทางนิวเคลียร์ซึ่งเกี่ยวข้องเฉพาะภายในนิวเคลียส จึงไม่จำเป็นต้องแสดงประจุอิเล็กตรอนหรือไอออน ตัวทำปฏิกิริยาหรือสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ในปฏิกิริยานิวเคลียร์แสดงโดยสัญลักษณ์นิวเคลียร์ ส่วนอนุภาคอื่น ๆ ที่ไม่ใช่นิวไคลด์จะใช้สัญลักษณ์เฉพาะ โดยตัวเลขข้างล่างจะมีค่าเท่ากับประจุ ส่วนตัวเลขข้างบนจะมีค่าเท่ากับเลขมวล ผลรวมของเลขมวลของผลิตภัณฑ์จะเท่ากับสารตั้งต้น และผลรวมของเลขอะตอมหรือประจุของผลิตภัณฑ์จะเท่ากับสารตั้งต้น เช่น


®
+
+
®
+


การสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี
นอกจากนี้ยังมีการแผ่รังสีให้โพซิตรอน ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อนิวเคลียสมีโปรตอนมากกว่านิวตรอน ทำให้ได้นิวเคลียสใหม่ที่มีโปรตอนลดลง 1 แต่เลขมวลคงเดิม ดังในตัวอย่างต่อไปนี้

การแผ่รังสีที่กล่าวมาแล้ว สรุปการเปลี่ยนแปลงในนิวเคลียสได้ดังนี้
ตารางแสดงสรุปการแผ่รังสีของธาตุกัมมันตรังสี
การแผ่รังสี
การเปลี่ยนแปลงในนิวเคลียส
ชนิด
เลขมวล
ประจุ
เลขมวล
เลขอะตอม
แอลฟา -
4
+ 2
ลดลง 4
ลดลง 2
บีตา -
0
- 1
ไม่เปลี่ยน
เพิ่มขึ้น 1
แกมมา -
0
0
ไม่เปลี่ยน
ไม่เปลี่ยน
โพซิตรอน -
0
+ 1
ไม่เปลี่ยน
ลดลง 1
สมการนิวเคลียร์
ปฏิกิริยานิวเคลียร์ คือ ปฏิกิริยาที่มีการสลายตัวในนิวเคลียสให้รังสีแอลฟา บีตา หรือแกมมาดังที่กล่าวมาแล้ว
สมการนิวเคลียร์ คือ สมการที่แสดงปฏิกิริยานิวเคลียร์ ซึ่งการดุลสมการนั้นต้องพิจารณาทั้งเลขมวล และ เลขอะตอมของสารทุกตัวในปฏิกิริยา กล่าวคือ ผลรวมของเลขมวลและเลขอะตอมของสารตั้งต้นจะต้องเท่ากับผลิตภัณฑ์ดังตัวอย่างต่อไปนี้
สมการนิวเคลียร์ (Nuclear equation)
นิวเคลียสประกอบด้วยนิวคลีออน (nucleon) ได้แก่ โปรตอนและนิวตรอน ซึ่งรวมกันเรียกว่า นิวไคลด์ (nuclide) อะตอมที่ภายในนิวเคลียสมีจำนวนโปรตอนเท่ากัน แต่มีจำนวนนิวตรอนต่างกัน เรียกว่า ไอโซโทป (isotope)
สัญลักษณ์นิวเคลียร์ เป็นสัญลักษณ์ที่แสดงแทนเลขอะตอม (จำนวนโปรตอน) และเลขมวล (จำนวนโปรตอนรวมกับจำนวนนิวตรอน) ดังนี้
เมื่อ X คือสัญลักษณ์ของธาตุ
A คือเลขมวล
Z คือเลขอะตอม
การสลายตัวของ โดยการปล่อยอนุภาคแอลฟา แสดงได้ดังสมการ



®
+





จากสมการเป็นตัวอย่างของสมการนิวเคลียร์ สัญลักษณ์ต่าง ๆ เป็นการแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงทางนิวเคลียร์ซึ่งเกี่ยวข้องเฉพาะภายในนิวเคลียส จึงไม่จำเป็นต้องแสดงประจุอิเล็กตรอนหรือไอออน ตัวทำปฏิกิริยาหรือสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ในปฏิกิริยานิวเคลียร์แสดงโดยสัญลักษณ์นิวเคลียร์ ส่วนอนุภาคอื่น ๆ ที่ไม่ใช่นิวไคลด์จะใช้สัญลักษณ์เฉพาะ โดยตัวเลขข้างล่างจะมีค่าเท่ากับประจุ ส่วนตัวเลขข้างบนจะมีค่าเท่ากับเลขมวล ผลรวมของเลขมวลของผลิตภัณฑ์จะเท่ากับสารตั้งต้น และผลรวมของเลขอะตอมหรือประจุของผลิตภัณฑ์จะเท่ากับสารตั้งต้น เช่น


®
+
+
®
+


การสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี
นอกจากนี้ยังมีการแผ่รังสีให้โพซิตรอน ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อนิวเคลียสมีโปรตอนมากกว่านิวตรอน ทำให้ได้นิวเคลียสใหม่ที่มีโปรตอนลดลง 1 แต่เลขมวลคงเดิม ดังในตัวอย่างต่อไปนี้

การแผ่รังสีที่กล่าวมาแล้ว สรุปการเปลี่ยนแปลงในนิวเคลียสได้ดังนี้
ตารางแสดงสรุปการแผ่รังสีของธาตุกัมมันตรังสี
การแผ่รังสี
การเปลี่ยนแปลงในนิวเคลียส
ชนิด
เลขมวล
ประจุ
เลขมวล
เลขอะตอม
แอลฟา -
4
+ 2
ลดลง 4
ลดลง 2
บีตา -
0
- 1
ไม่เปลี่ยน
เพิ่มขึ้น 1
แกมมา -
0
0
ไม่เปลี่ยน
ไม่เปลี่ยน
โพซิตรอน -
0
+ 1
ไม่เปลี่ยน
ลดลง 1
สมการนิวเคลียร์
ปฏิกิริยานิวเคลียร์ คือ ปฏิกิริยาที่มีการสลายตัวในนิวเคลียสให้รังสีแอลฟา บีตา หรือแกมมาดังที่กล่าวมาแล้ว
สมการนิวเคลียร์ คือ สมการที่แสดงปฏิกิริยานิวเคลียร์ ซึ่งการดุลสมการนั้นต้องพิจารณาทั้งเลขมวล และ เลขอะตอมของสารทุกตัวในปฏิกิริยา กล่าวคือ ผลรวมของเลขมวลและเลขอะตอมของสารตั้งต้นจะต้องเท่ากับผลิตภัณฑ์ดังตัวอย่างต่อไปนี้

ความรู้ฟิสิกส์


ฟิสิกส์คืออะไรรู้ไหมว่าฟิสิกส์สำคัญกับชีวิตถ้าขาดฟิสิกส์ก็เปรียบเหมือนขาดความเป็นคน