Fizyka jądrowa i promieniotwórczość

Jądro atomowe jest tak niewiarygodnie małe, że trudno jest je sobie wyobrazić. Jeśli chciałbyś zbudować za pomocą jąder atomowych coś na tyle dużego, że byłoby to widoczne gołym okiem, to ta rzecz musiałaby mieć średnicę dziesięciu miliardów jąder. Co najmniej. Mimo, że jądro atomowe jest tak małe, to ma w sobie ogromną moc. Ta moc może być uwolniona na kilka sposobów - jednym z nich jest rozpad promieniotwórczy.

Jądra atomowe, które same się rozpadają nazywane są promieniotwórczymi. Kiedy rozpadają się, jądro nagle zaczyna się zmieniać. Cząsteczki atomowe mogą rozdzielać się lub nawet opuścić jądro. Kiedy tak się dzieje, zmienia się liczba protonów. Oznacza to, że potem otrzymujemy inne jądro atomowe, czyli inny pierwiastek.

Kiedy jądro rozpada się, uwalnia się z niego także promieniowanie. To promieniowanie może rozdzielać inne atomy i cząsteczki, oraz naruszyć równowagę między liczbą protonów i elektronów. A kiedy liczba elektronów nie równa się już liczbie protonów, to cząsteczka staje się elektrycznie naładowana dodatnio lub ujemnie. Atomy i cząsteczki, które mają ładunek elektryczny nazywamy jonami. Dlatego taki rodzaj promieniowania nazywamy promieniowaniem jonizującym.

Promieniowanie jonizujące uszkadza żywe tkanki i może mieć wpływ także na inne przedmioty. Wiesz już, że atomy tego samego pierwiastka mają zawsze taką samą liczbę protonów... i elektronów. Jednak liczba neutronów może się u nich różnić. Atomy z taką samą liczbą protonów, ale z inną liczbą neutronów nazywane są izotopami danego pierwiastka.

Weźmy węgiel, pierwiastek, który możesz znaleźć w ołówkach i wielu innych przedmiotach. To, co nazywamy grafitem w ołówku, to głównie węgiel. Prawie wszystkie atomy węgla w ołówku mają po sześć neutronów. Sześć protonów i sześć neutronów, a to daje dwanaście cząsteczek w jądrze. Dlatego właśnie ten izotop nazywany jest węglem-12.

Zapisujemy to w ten sposób. Istnieje jeszcze mała część atomów węgla, które mają dodatkowy neutron. Chodzi o izotop węgla-13 i zapisujemy to w ten sposób. To normalne, że niektóre izotopy pierwiastków są promieniotwórcze, a inne nie. Izotopy, które nie rozpadają się nazywamy stabilnymi.

Węgiel-12 i węgiel-13 są stabilne, ale istnieją inne izotopy węgla, które są promieniotwórcze. Najbardziej powszechny z nich to węgiel-14. Występuje on w niewielkiej ilości w każdym żywym organizmie. Wchłaniamy go, kiedy oddychamy, a rośliny absorbują go w procesie fotosyntezy. Nie jest niebezpieczny, a raczej całkiem przydatny.

Kiedy organizm umiera, przestaje pobierać węgiel-14. A skoro atomy węgla-14 z czasem się rozpadają, to ilość węgla tego izotopu powoli maleje. Możemy więc zmierzyć jego ilość w kawałku drewna, skórze zwierzęcia, czy w mumii i obliczyć, ile czasu minęło od momentu, kiedy organizm przestał pochłaniać węgiel-14. Czyli, od momentu jego śmierci. Ta metoda nazywana jest datowaniem radiowęglowym.

Kiedy uczymy się, w jaki sposób zbudowane jest jądro atomu i jak się ono zachowuje, zajmujemy się fizyką jądrową. Podstawy fizyki jądrowej zostały utworzone na początku XX wieku. Przez ostatnie sto lat naukowcy związani z fizyką i medycyną nauczyli się więcej o fizyce jądrowej. To dało nam nową wiedzę i całkiem sporo nowych wynalazków. Niektóre z nich są bardzo dobre.

Jak aparatura medyczna do wykonywania badań i leczenia. Niektóre jednak nie są już tak dobre. Jak broń jądrowa. Są też takie wynalazki, które jedni popierają, a inni nie. Jak energia jądrowa.

Te niewiarygodnie mikroskopijne jądra atomowe mogą leczyć raka, zapewnić elektryczność, czy siać śmierć i zniszczenie. Oprócz wielu innych.