un po' di fisica nucleare: la radioattività. cosa pensate vedendo.. =
TRANSCRIPT
![Page 1: Un po' di fisica nucleare: La radioattività. Cosa pensate vedendo.. =](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070312/5542eb4a497959361e8b7073/html5/thumbnails/1.jpg)
Un po' di fisica nucleare:La radioattività
![Page 2: Un po' di fisica nucleare: La radioattività. Cosa pensate vedendo.. =](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070312/5542eb4a497959361e8b7073/html5/thumbnails/2.jpg)
Cosa pensate
vedendo..
==
![Page 3: Un po' di fisica nucleare: La radioattività. Cosa pensate vedendo.. =](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070312/5542eb4a497959361e8b7073/html5/thumbnails/3.jpg)
Cosa pensate
vedendo..
Il sincrotrone del Centro Nazionale di Adroterapia
==
![Page 4: Un po' di fisica nucleare: La radioattività. Cosa pensate vedendo.. =](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070312/5542eb4a497959361e8b7073/html5/thumbnails/4.jpg)
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.
• Il nucleo dell’atomo 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.
![Page 5: Un po' di fisica nucleare: La radioattività. Cosa pensate vedendo.. =](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070312/5542eb4a497959361e8b7073/html5/thumbnails/5.jpg)
• La struttura dell’atomo è la stessa per tutti gli elementi chimici che conosciamo. Quello che cambia da un elemento all’altro è il numero dei protoni e dei neutroni che l’atomo 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...
• Poiché in un nucleo di una data specie possono essere presenti anche N neutroni, la somma A=N+Z 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.
La radioattività: isotopi
![Page 6: Un po' di fisica nucleare: La radioattività. Cosa pensate vedendo.. =](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070312/5542eb4a497959361e8b7073/html5/thumbnails/6.jpg)
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 trasformazione spontanea in altri isotopi accompagnata dall'emissione di particelle. Questi isotopi sono detti isotopi radioattivi.
• La trasformazione di un nucleo radioattivo porta alla produzione di un altro nucleo, che può essere anch'esso radioattivo oppure stabile. Essa è chiamata decadimento radioattivo.
![Page 7: Un po' di fisica nucleare: La radioattività. Cosa pensate vedendo.. =](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070312/5542eb4a497959361e8b7073/html5/thumbnails/7.jpg)
La radioattività: la vita media• Il tempo medio che occorre aspettare (che può
essere estremamente breve o estremamente lungo) viene detto “vita media” del radioisotopo e può variare da frazioni di secondo a miliardi di anni.
![Page 8: Un po' di fisica nucleare: La radioattività. Cosa pensate vedendo.. =](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070312/5542eb4a497959361e8b7073/html5/thumbnails/8.jpg)
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
![Page 9: Un po' di fisica nucleare: La radioattività. Cosa pensate vedendo.. =](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070312/5542eb4a497959361e8b7073/html5/thumbnails/9.jpg)
La radioattività – Decadimento • In seguito ad un decadimento alfa, il nucleo
(Z,A) emette una particella (= 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).
Le radiazioni Le radiazioni sono poco penetranti sono poco penetranti e possono essere e possono essere completamente completamente bloccate da un bloccate da un semplice foglio di semplice foglio di carta carta
![Page 10: Un po' di fisica nucleare: La radioattività. Cosa pensate vedendo.. =](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070312/5542eb4a497959361e8b7073/html5/thumbnails/10.jpg)
La radioattività – Decadimento • Decadimento: Il nucleo emette un e- e un
antineutrino e si trasforma in un nucleo con carica (Z+1), ma stesso numero di massa A.
• Le radiazioni beta sono più penetranti di quelle , ma sono bloccate da piccoli spessori di materiali metallici
![Page 11: Un po' di fisica nucleare: La radioattività. Cosa pensate vedendo.. =](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070312/5542eb4a497959361e8b7073/html5/thumbnails/11.jpg)
La radioattività – Decadimento • Decadimento : Il nucleo non si trasforma ma passa
in uno stato di energia inferiore ed emette un fotone; la radiazione gamma accompagna spesso quella o .
• Al contrario delle radiazioni e, le radiazioni sono molto penetranti, e per bloccarle occorrono materiali ad elevata densità come il piombo.
• Utilizzo: terapie oncologiche
![Page 12: Un po' di fisica nucleare: La radioattività. Cosa pensate vedendo.. =](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070312/5542eb4a497959361e8b7073/html5/thumbnails/12.jpg)
Legge del decadimento radioattivoIl decadimento radioattivo avviene con la legge statistica:
N = numero di atomi presenti al tempo t;=costante di decadimento: probabilita’ che ogni singolo nucleo ha di decadere nell’unita’ di tempo.
dN /dt = -N
La legge del decadimento radioattivo:
N0 = numero di nuclidi presenti all’istante t=0
N(t) = N0e-t
![Page 13: Un po' di fisica nucleare: La radioattività. Cosa pensate vedendo.. =](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070312/5542eb4a497959361e8b7073/html5/thumbnails/13.jpg)
Un parametro molto importante e’ il tempo di tempo di dimezzamentodimezzamento: il tempo dopo il quale il numero iniziale di nuclei radioattivi e’ diventato la meta’:
T1/2= ln2/
L’ attivita’ di una sorgente radioattiva e’ definita come il numerodi decadimenti nell’unità di tempo. Essa si misura in Bequerel (Bq)che equivale ad un decadimento al secondo.
)()( tNt
![Page 14: Un po' di fisica nucleare: La radioattività. Cosa pensate vedendo.. =](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070312/5542eb4a497959361e8b7073/html5/thumbnails/14.jpg)
Approssimazione utile
Se il tempo di misura e molto piccolo in rapporto con T1/2, il numero di decadimenti è:
tNN nucldec ..
![Page 15: Un po' di fisica nucleare: La radioattività. Cosa pensate vedendo.. =](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070312/5542eb4a497959361e8b7073/html5/thumbnails/15.jpg)
L’AMERICIO 241
Pu241
94 T1/2=13 anni
decad.
T1/2=433 anni
decad. Np237
93
Viene considerato stabilePerche ha un tempo di dimezzamentodi 2,2 106 anni.
![Page 16: Un po' di fisica nucleare: La radioattività. Cosa pensate vedendo.. =](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070312/5542eb4a497959361e8b7073/html5/thumbnails/16.jpg)
Come vediamo le particelle???
Esistono diversi tipi di rivelatori di particelleche sfruttano diversi meccanismi: alcuni sono elettronici (sfruttano un segnale elettrico indotto dalla particella), altri “memorizzano” la sua traccia, ecc.Oggi qui useremo un particolare tipo di rivelatore:
il CR39, un rivelatore nucleare “a tracce”.
![Page 17: Un po' di fisica nucleare: La radioattività. Cosa pensate vedendo.. =](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070312/5542eb4a497959361e8b7073/html5/thumbnails/17.jpg)
Come funziona?
S16+200 GeV/nucleone
![Page 18: Un po' di fisica nucleare: La radioattività. Cosa pensate vedendo.. =](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070312/5542eb4a497959361e8b7073/html5/thumbnails/18.jpg)
Tantissime applicazioni
• Raggi cosmici
• Monopoli magnetici, nucleariti…
• Studio delle reazioni nucleari
• Dosimetria delle radiazioni
• Misure ambientali (radon)
• …
![Page 19: Un po' di fisica nucleare: La radioattività. Cosa pensate vedendo.. =](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070312/5542eb4a497959361e8b7073/html5/thumbnails/19.jpg)
Composizione dei raggi cosmici: in pallone o satelliti
Un esempio: l’esperimento CAKE
![Page 20: Un po' di fisica nucleare: La radioattività. Cosa pensate vedendo.. =](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070312/5542eb4a497959361e8b7073/html5/thumbnails/20.jpg)
Esperimento CAKE : ~ 2 m2sr per nuclei di Fe
![Page 21: Un po' di fisica nucleare: La radioattività. Cosa pensate vedendo.. =](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070312/5542eb4a497959361e8b7073/html5/thumbnails/21.jpg)
• Monopoli magnetici
•Matteria strana di quark
•Q-balls…
Esperimento in alta quota per:
![Page 22: Un po' di fisica nucleare: La radioattività. Cosa pensate vedendo.. =](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070312/5542eb4a497959361e8b7073/html5/thumbnails/22.jpg)
Laboratorio di Chacaltaya, Bolivia
5230 m a.s.l
![Page 23: Un po' di fisica nucleare: La radioattività. Cosa pensate vedendo.. =](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070312/5542eb4a497959361e8b7073/html5/thumbnails/23.jpg)
L’esperimento
Area totale ~ 440 m2 Un modulo (2424 cm2)
Absorber
Nuclear track detectors
![Page 24: Un po' di fisica nucleare: La radioattività. Cosa pensate vedendo.. =](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070312/5542eb4a497959361e8b7073/html5/thumbnails/24.jpg)
MACRO: Esperimento sotto terra (LNGS)
![Page 25: Un po' di fisica nucleare: La radioattività. Cosa pensate vedendo.. =](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070312/5542eb4a497959361e8b7073/html5/thumbnails/25.jpg)
![Page 26: Un po' di fisica nucleare: La radioattività. Cosa pensate vedendo.. =](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070312/5542eb4a497959361e8b7073/html5/thumbnails/26.jpg)
![Page 27: Un po' di fisica nucleare: La radioattività. Cosa pensate vedendo.. =](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070312/5542eb4a497959361e8b7073/html5/thumbnails/27.jpg)
CR39
-50%
-20%
Efficienza della misura = 30%