44
บบบบบ บบบบบ 15 15 บบบบบบบ บบบบบบบ บบบบบบบบบบ บบบบบบบบบบ ววววววววววว ววววววววววว 2 2 ววววววว ววววววว วววววว วววววว ววววววววววว ววววววววววว 15 15 วววววววววว วววววววววว 2550 2550 วววว วววว 9.00 – 12.00 9.00 – 12.00 . .

บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

บทท�� บทท�� 15 15 ฟิ�สิ�กสินิ�วเคลี�ยร์ฟิ�สิ�กสินิ�วเคลี�ยร์

วิ�ชาฟิ�สิ�กสิ วิ�ชาฟิ�สิ�กสิ 2 2 สิาหรั บวิ�ศวิกรัสิาหรั บวิ�ศวิกรั วิ นพฤห สิที่�� วิ นพฤห สิที่�� 15 15 ก�มภาพ นธ์ ก�มภาพ นธ์ 25502550

เวิลา เวิลา 9.00 – 12.00 9.00 – 12.00 นน..

Page 2: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 2

สิมบ�ติ�ของนิ�วเคลี�ยสิ-นิ�วเคลี�ยสิปร์ะกอบด้�วย โปร์ติอนิ (Z) แลีะนิ�วติร์อนิ (ยกเว�นิ ไฮโด้ร์เจนิ 1H)

1

XAZ

-จ#$นิวนิโปร์ติอนิ = จ#$นิวนิอ�เลี%กติร์อนิ (ในิอะติอมท��เป'นิกลี$ง)

-นิ�วคลี�ออนิ (A) = โปร์ติอนิ แลีะ นิ�วติร์อนิ

Page 3: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 3

XAZ

= จ#$นิวนิอนิ(ภ$คในินิ�วเคลี�ยสิเลีขมวลีmass number

เลีขอะติอม atomic number

= จ#$นิวนิ โปร์ติอนิ (p)ในิอะติอมท��เป'นิกลี$ง จ#$นิวนิ p = จ#$นิวนิ e-

= โปร์ติอนิ + นิ�วติร์อนิ

Page 4: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 4

1H1

2H1

3H1อะติอมท��ม�จ#$นิวนิโปร์ติอนิเท*$ก�นิ

ไอโซโทป (isotope)235U92

238U92

13C6

14N7

15O8อะติอมท��ม�จ#$นิวนินิ�วติร์อนิเท*$ก�นิ

ไอโซโทนิ (isotone)

Page 5: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 5

อะติอมท��ม�จ#$นิวนินิ�วคลี�ออนิเท*$ก�นิไอโซบ$ร์ (isobar)

144Ba56

144La57

144Ce58

144Pr59

144Nd60

อะติอมของธ$ติ(ท��ม�ผลีติ*$งของจ#$นิวนินิ�วติร์อนิก�บโปร์ติอนิเท*$ก�นิ39 47

19 19K, Ar

ไอโซได้อะเฟิ.ยร์ (isodiaphere)

Page 6: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 6

อะติอมท��ม�เลีขเชิ�งมวลี (A) แลีะเลีขเชิ�งอะติอม (Z) เท*$ก�นิ แติ*ติ*$งก�นิท��พลี�งง$นิ ไอโซเมอร์ (isomer)

59* 59Co, Co

Page 7: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 7

ขนิ$ด้แลีะโคร์งสิร์�$งนิ�วเคลี�ยสิจ$กก$ร์ทด้ลีองของ Rutherford ในิบ$งกร์ณี�อนิ(ภ$คอ�ลีฟิ$จะเคลี2�อนิท��กลี�บสิ3*เป4$โด้ยติร์ง เก�ด้จ$กก$ร์ชินิแบบ head-on ร์ะหว*$งอนิ(ภ$คก�บนิ�วเคลี�ยสิของอะติอม

V Ze2eHe42

V=0Ze

ZeV ใชิ�กฎก$ร์อนิ(ร์�กษ์พลี�งง$นิในิก$ร์ห$ขนิ$ด้โด้ยปร์ะม$ณีของนิ�วเคลี�ยสิ

Page 8: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 8

ก$ร์ชินิแบบ head-on ร์ะหว*$งอนิ(ภ$คก�บนิ�วเคลี�ยสิ ->

พลี�งง$นิจลีนิของก$ร์เคลี2�อนิท��ของอนิ(ภ$คอ�ลีฟิ$ ม�ค*$เท*$ก�บพลี�งง$นิศั�กยท$งไฟิฟิ4$ร์ะหว*$งปร์ะจ(

d

Zeek

r

qqkmv ee

2

2

1 212 V=0Ze

d 2

24

mv

Zekd e

ร์ะยะ d ท��ได้�จ$กก$ร์ค#$นิวณีกร์ณี�ของกร์ะด้$ษ์ทองแลีะเง�นิ ค2อ 3.2x10-14 m แลีะ 2x10-14 m ด้�งนิ�9นิขนิ$ด้ของนิ�วเคลี�ยสิจะอย3*ในิอ�นิด้�บ 10-14 m

Page 9: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 9

ลี�กษ์ณีะของนิ�วเคลี�ยสิ

อะติอม

-นิ�วเคลี�ยสิ- ม�ขนิ$ด้เลี%กม$ก ม�ปร์�ม$ติร์นิ�อยม$ก

ม�มวลีม$ก-ร์3ปร์*$งของนิ�วเคลี�ยสิถื2อเป'นิทร์งกลีม

ปร์�ม$ติร์ (V) ของนิ�วเคลี�ยสิ เป'นิสิ�ด้สิ*วนิโด้ยติร์งก�บ จ#$นิวนิ A (นิ�วคลี�ออนิ)

V AV R3 , R =

ร์�ศัม�นิ�วเคลี�ยสิ R3 A หร์2อ R

A1/3

Page 10: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 10

R A1/3

R = R0 A1/3

Ro = 1.2-1.5 fermi (จ$กก$ร์ทด้ลีอง)

ร์�ศัม�ของนิ�วเคลี�ยสิม�ค*$ติ�9งแติ* 10-4 ถื;ง 10-5 ของร์�ศัม�อะติอม

ร์�ศัม�อะติอม (Ra) = 9.6 x 10-8 (A/)1/3 cm

โด้ยท��วไปจะใชิ� Ro = 1.4 f (1 f = 10-15 m)

Page 11: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 11

มวลีแลีะพลี�งง$นิมวลีแลีะพลี�งง$นิ จากที่ฤษฎี�สิ มพ ที่ธ์ภาพ รัะหวิ!างมวิลและพล งงาน

2E mc หน!วิยของมวิลอะตอม (atomic mass

number unit; amu หรั(อ u)12

-27

2

11 amu = (atomic mass of C)

12

=1.660559 10 kg

MeV=931.5 c

Page 12: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 12

Mass

Particle kg amu MeV/c2

Proton 1.6726 x 10-27 1.007276 938.28

Neutron 1.6750 x 10-27 1.008665 939.57

Electron 9.109 x 10-31 5.486 x 10-4 0.511

Page 13: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 13

Page 14: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 14

พลี�งง$นิย;ด้เหนิ��ยว, nuclear binding energy

พลี�งง$นิท��ใชิ�ในิก$ร์แยก proton ออกจ$ก neutron ในินิ�วเคลี�ยสิ• พบว*$มวลีของนิ�วเคลี�ยสิม�ค*$นิ�อยกว*$ผลีร์วมของมวลี

นิ�วคลี�ออนิ • มวลีท��ติ*$งก�นิเร์�ยกว*$มวลีพร์*อง (mass defect)

ใชิ�สิ#$หร์�บค#$นิวณีห$พลี�งง$นิย;ด้เหนิ��ยวของนิ�วเคลี�ยสิ

ΔE = (Δm)c2

ΔE = product energy – reactant energyΔm = product mass – reactant massc = velocity of light

Page 15: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 15

Ex: น�วิเคล�ยสิของดิ�วิเที่อเรั�ยวิอะตอมเรั�ยกวิ!า ดิ�วิเที่อรัอน ปรัะกอบไปดิ-วิย โปรัตอนและน�วิตรัอนอย!างละ 1 ต วิ จงคานวิณหาพล งงานย0ดิเหน��ยวิของดิ�วิเที่อรัอน เม(�อมวิลอะตอมของดิ�วิเที่อรัอน 2014102. amu

1.007825 amu

= 1.008665 amu

p

n

m

m

Solution

มวิลของน�วิคล�ออนแต!และต วิรัวิมก นไดิ-

2.016490 amup nm m

ดิ งน 1น 0.002388 amup n dm m m m

Page 16: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 16

ซึ่0�ง2

2

1 amu = 931.5 MeV/c

1 amu c 931.5 MeV

2 MeV0.002388 amu 931.5

amu

2.224 MeV

bE mc

พลี�งง$นิท��เก�ด้ข;9นินิ�9เร์�ยกว*$ พลี�งง$นิย;ด้เหนิ��ยว (binding

energy, B.E.) ซ;�งท#$หนิ�$ท��ย;ด้นิ�วคลี�ออนิในินิ�วไคลีด้เข�$ด้�วยก�นิ จ$กก$ร์ค#$นิวณีพลี�งง$นิย;ด้เหนิ��ยวด้�งกลี*$ว สิ$ม$ร์ถืเข�ยนิเป'นิสิมก$ร์ได้�เป'นิ

B.E. = [Zmp + (A – Z)mn – m] 931.5 MeV

เม2�อ Z ค2อ เลีขอะติอมA ค2อ เลีขมวลีA – Z ค2อ เลีขนิ�วติร์อนิm ค2อ มวลีท��แท�จร์�งในิหนิ*วย amu

Page 17: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 17

เสิถื�ยร์ภ$พของนิ�วเคลี�ยสิ

- นิ�วเคลี�ยสิท��ม� n หร์2อ p = 2 , 8, 20, 50, 82 แลีะ 126 จะม�คว$มเสิถื�ยร์สิ3ง

50Sn ม� 10 isotope ท��เสิถื�ยร์ 51Sb ม� 2 isotope ท��เสิถื�ยร์

- นิ�วเคลี�ยสิท��ม�ท�9ง n แลีะ p เป'นิเลีขค3* ม�คว$มเสิถื�ยร์สิ3งกว*$ เลีขค��

-ท(กๆ isotope ของธ$ติ(ท��ม�เลีขอะติอม > 83 เป'นิ radioactive-ท(กๆ isotope ของ Tc (Z=43) แลีะ Pm (Z=61) เป'นิ radioactive

Page 18: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 18

ค(ณีสิมบ�ติ�ของนิ�วเคลี�ยสิท��เสิถื�ยร์•นิ�วเคลี�ยสิของธ$ติ(เบ$เสิถื�ยร์ได้�เม2�อจ#$นิวนิโปร์ติอนิเท*$ก�บนิ�วติร์อนิ•นิ�วเคลี�ยสิของธ$ติ(หนิ�กเสิถื�ยร์เม2�อจ#$นิวนิของนิ�วติร์อนิม$กกว*$จ#$นิวนิของโปร์ติอนิ•นิ�วเคลี�ยสิท��ไม*เสิถื�ยร์จะปร์�บติ�วเองโด้ยก$ร์ปลีด้

ปลี*อยร์�งสิ�ออกม$ เร์�ยก ว*$ ก$ร์ปลีด้ปลี*อย

ก�มม�นิติภ$พร์�งสิ�(Radioactivity)

เสิถี�ยรั

83

Page 19: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 19

ใชิ� ΔE/nucleon ร์ะบ(เสิถื�ยร์ภ$พของนิ�วเคลี�ยสิได้�ด้�งนิ�9นิ ห$กธ$ติ(ม� ΔE/nucleon สิ3ง นิ�วเคลี�ยสิก%จะม�เสิถื�ยร์ภ$พสิ3ง ย$กแก*ก$ร์ท#$ลี$ย

ΔE α Δm ด้�งนิ�9นิห$ก ΔE สิ3ง Δm ก%สิ3งติ$มด้�วยแสิด้งว*$นิ�วเคลี�ยสิท��เสิถื�ยร์ จะย;ด้เก$ะเป'นิกลี(*มได้�ด้� แลีะม�ก$ร์สิ3ญเสิ�ย มวลีของนิ�วเคลี�ยสิ ม$ก

นิ��นิค2อม�มวลีติ*อนิ�วคลี�ออนินิ�อย

Page 20: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 20

ม�คว$มเสิถื�ยร์นิ�อย ม�แนิวโนิ�มท��จะเปลี��ยนิเป'นิธ$ติ(ท��เสิถื�ยร์ม$กกว*$ โด้ยเก�ด้ปฏิ�ก�ร์�ย$หลีอมติ�ว (fusion)

ธ$ติ(หนิ�กท��เสิถื�ยร์นิ�อย ม�แนิวโนิ�มท��จะเก�ด้ปฏิ�ก�ร์�ย$แติกติ�ว (fission)

ค*$สิ3งสิ(ด้ท�� mass ≈ 60 (เสิถื�ยร์สิ3ง, กลี(*ม 8B, 8-10 )

Page 21: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 21

แบบจ#$ลีองของนิ�วเคลี�ยสิแบบจ#$ลีองของนิ�วเคลี�ยสิ

เสินอโดิย โบรั และวิ�ลเลอรั ในป5 ค.ศ . 1930 แรังน�วิเคล�ยรัม�ล กษณะเช!นเดิ�ยวิก บแรังดิ0งดิ6ดิ

รัะหวิ!างโมเลก�ลของของเหลวิ (cohesive force) ซึ่0�งเป7นแรังที่��ม�พ�สิ ยสิ 1น

น�วิคล�ออนจ0งควิรัม�ล กษณะเป7นหยดิของเหลวิ ค(อ ม�รั6ปรั!างเป7นที่รังกลมซึ่0�งม�แรังต0งผิ�วิ (surface tension) มากที่��สิ�ดิ ที่าให-น�วิไคลดิม�สิถีานะเสิถี�ยรั

แบบจ#$ลีองแบบหยด้แบบจ#$ลีองแบบหยด้ของเหลีวของเหลีว

Page 22: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 22

แบบจ#$ลีองนิ�วเคลี�ยสิ: Liquid-Drop Model

Page 23: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 23

แบบจ#$ลีองนิ�วเคลี�ยสิ: Shell Model

Page 24: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 24

กฎก$ร์สิลี$ยติ�วกฎก$ร์สิลี$ยติ�ว ก$ร์ท��นิ�วเคลี�ยสิของธ$ติ(ท��ไม*เสิถื�ยร์เปลี��ยนิสิภ$พเป'นิ

นิ�วเคลี�ยสิของธ$ติ(ใหม* หร์2อเปลี��ยนิโคร์งสิร์�$งภ$ยในิแลี�วปลี*อยก�มม�นิติภ$พร์�งสิ�ออกม$เร์�ยกว*$ ก$ร์สิลี$ยติ�ว (decay)

อ�ติร์$ก$ร์สิลี$ยติ�วของสิ$ร์ก�มม�นิติภ$พร์�งสิ� เร์�ยกว*$ ก�มม�นิติภ$พ (activity)

dNA N

dt

หนิ*วยของ A ในิร์ะบบ SI ค2อ Becquerel ซ;�ง 1 Bq = 1 dps

หนิ*วยของ A เด้�มค2อ Curie ซ;�ง 1 Ci = 3.7 x 1010 Bq1 Ci นิ�ย$มจ$กอ�ติร์$ก$ร์สิลี$ยติ�วของเร์เด้�ยมจ#$นิวนิ 1 g

Page 25: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 25

ถื�$ติ�องก$ร์ห$จ#$นิวนินิ�วเคลี�ยสิของสิ$ร์ก�มม�นิติร์�งสิ�เม2�อเวลี$ผ*$นิไป t ท#$ได้�โด้ยอ�นิท�เกร์ติสิมก$ร์ จะได้�

0 0

N t

N

dNdt

N 0

tN N e

เร์�ยกว*$กฎก$ร์สิลี$ยติ�วของสิ$ร์ก�มม�นิติร์�งสิ� (law of radioactive decay)

เร์$ไม*สิ$ม$ร์ถืค#$นิวณีห$เวลี$ท��สิ$ร์ก�มม�นิติร์�งสิ�สิลี$ยติ�วจนิหมด้ได้� แติ*จะห$เวลี$ท��จ#$นิวนินิ�วเคลี�ยสิของม�นิลีด้ลีงเหลี2อคร์;�งหนิ;�งของติอนิเร์��มติ�นิ ร์ะยะเวลี$ชิ*วงนิ�9เร์�ยกว*$ คร์;�งชิ�ว�ติ (half-life)

1

200

2

TNN e

1

2

0.693T

อ$ย(เฉลี��ยของนิ�วเคลี�ยสิของสิ$ร์ก�มม�นิติร์�งสิ�จะค*$เป'นิสิ*วนิกลี�บของค*$คงท��ของก$ร์สิลี$ยติ�ว 1

Page 26: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 26

สิ$ร์ก�มม�นิติร์�งสิ� สิ$ร์ก�มม�นิติร์�งสิ� ((Radioactive MaterialsRadioactive Materials))

ธ$ติ(ท��ไม*เสิถื�ยร์จะปลีด้ปลี*อยร์�งสิ�เหลี*$นิ�9•ร์�งสิ�แอลีฟิ$•ร์�งสิ�เบติ$•ร์�งสิ�แกมม$สิ$ม$ร์ถืติร์วจสิอบได้�โด้ยก$ร์ปลี*อยร์�งสิ�ให�เคลี2�อนิท��ผ*$นิสินิ$มแม*เหลี%ก

ray

ray

ray

Page 27: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 27

เวลี$คร์;�งชิ�ว�ติของสิ$ร์ก�มม�นิติร์�งสิ� (Half-life)

เวลี$คร์;�งชิ�ว�ติค2อเวลี$ท��อะติอมของสิ$ร์ก�มม�นิติร์�งสิ�ม�ก$ร์สิลี$ยติ�วไปคร์;�งหนิ;�งของสิ$ร์

ก�มม�นิติร์�งสิ�ท��ม�อย3* (ในิร์ะบบย�งคงเหลี2ออะติอมอ�กคร์;�งท��ย�งไม*สิลี$ยติ�ว)

693.02ln

2/1 T

Page 28: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 28

ติ�วอย*$ง - 154 จงหาก มม นตภาพ (activity) ของเรัดิอน จานวิน 1000

μgม�ครั0�งช�วิ�ต 38. วิ น และเป7นเวิลานานเที่!าใดิปรั�มาณของเรัดิอนจ0งจะสิลายไป 60% ของค!าเรั��มต-น

Page 29: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 29

Page 30: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 30

HeYX AZ

AZ

42

42

• ก$ร์สิลี$ยติ�วท��ปลีด้ปลี*อยร์�งสิ�อ�ลีฟิ$

หล กการัพ(1นฐาน1. ผิลรัวิมของ A ที่ 1งสิองข-างของสิมการัต-องเที่!าก น2. ผิลรัวิมของ Z ที่ 1งสิองข-างของสิมการัต-องเที่!าก น3. จะต-องเป7นไปตามกฎีอน�รั กษพล งงานและโมเมนต ม

2)( cMMMQ YX

HeRnRa

HeThU42

22286

22688

42

23490

23892

Page 31: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 31

Carbon Dating

14C ถื3กผลี�ติโด้ยร์�งสิ�คอสิม�คจ$กอวก$ศั

NC 14

7

14

6

•ในธ์รัรัมชาต�(รัวิมถี0งสิ��งม�ช�วิ�ต)อ ตรัาสิ!วิน 14C/12C จะม�ค!าคงที่�� (1.3x10-12)

•ในสิ��งม�ช�วิ�ตที่��ตายแล-วิอ ตรัาสิ!วิน 14C/12C จะม�ค!าลดิลงเพรัาะการัสิลายต วิของ 14C

ครั0�งช�วิ�ตของ 14C ม�ค!าเที่!าก บ 5730 ป5

Page 32: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 32

ติ�วอย*$ง 15-5 วิ ดิก มม นตภาพรั งสิ�ของคารับอน-14 ในวิ ตถี�โบรัาณช�1นหน0�งไดิ-เที่!าก บ 2.8 × 107 Bq ครั0�งช�วิ�ตของคารับอน-14 ม�ค!าเที่!าก บ 5730 ป5 ก. จงหาค!าคงที่��ของการัสิลายต วิ ในหน!วิย s-1 ข. จงคานวิณปรั�มาณเรั��มต-นของคารับอน-14 ค. จงหาค!าก มม นตภาพเม(�อเวิลาผิ!านไป 1000 ป5 ง. จงหาค!าก มม นตภาพเม(�อเวิลาผิ!านไป 4 เที่!าของครั0�งช�วิ�ต

Page 33: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 33

Page 34: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 34

Page 35: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 35

• ก$ร์สิลี$ยติ�วท��ปลีด้ปลี*อยร์�งสิ�เบติ$

YX

YXA

ZAZ

AZ

AZ

1

1

ไม*เป'นิไปติ$มกฎอน�รั กษพล งงาน, โมเมนต มเช�งม�ม, โมเมนต มเช�งเสิ-น

CN

NC126

127

147

146

จะต-องม�อน�ภาคที่��ย งตรัวิจวิ ดิไม!พบที่��นาพล งงานและโมเมนต มออกไปซึ่0�งเรั�ยกวิ!า น�วิตรั�โน (neutrino) น�วิตรั�โนถี6กพบในป5 1956 ไม!ม�ปรัะจ� มวิลน��งม�ค!าเป7นศ6นย สิป�นเที่!าก บ1/2

Page 36: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 36

• ก$ร์สิลี$ยติ�วท��ปลีด้ปลี*อยร์�งสิ�แกมม$

XX A

Z

A

Z *

CC

CB126

126

126

125

*

*

เป7นกรัะบวินการัที่��น�วิเคล�ยสิปรั บต วิจากสิถีานะกรัะต�-นกล บลงมาย งสิถีานะพ(1น

Page 37: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 37

ก$ร์สิลี$ยติ�วในิธร์ร์มชิ$ติ�Natural Radioactivity

• ม�การัสิลายต วิของน�วิเคล�ยสิที่��เก�ดิข01นเองตามธ์รัรัมชาต� อย6! 3 ช�ดิ 238U ----> 206Pb235U ----> 207Pb232Th ----> 208Pb

•สิ!วินที่��เหล(อเก�ดิจากการัสิ งเครัาะห

ของมน�ษย เช!น237Np ----> 209Bi

Page 38: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 38

ปฏิ�ก�รั�ยาน�วิเคล�ยรั ปฏิ�ก�รั�ยาน�วิเคล�ยรั (Nuclear Reactions)(Nuclear Reactions)

bYXa YbaX ),(

2)( cMMMMQ bYXa Q: Reaction energy

MeVQHeHeLiH 3.174

2

4

2

7

3

1

1

สิมการั E= mc2 ใช-คานวิณพล งงานที่��เก�ดิ ข01นในปฏิ�ก�รั�ยาน�วิเคล�ยรั จากมวิลที่��หายไป

ในปฏิ�ก�รั�ยา( การัสิลายต วิให-ก มม นตภาพรั งสิ� ก;ใช-สิมการัน�1ไดิ-ดิ-วิย)

Page 39: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 39

Nuclear Fission

)( 1

0

*236

92

235

92

1

0 nnYXUUn

Page 40: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 40

)(3 1

0

92

36

141

56

235

92

1

0 nKrBaUn

Page 41: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 41

ย6เรัเน�ยมในธ์รัรัมชาต�ปรัะกอบดิ-วิย 0.7% 235U และ 99.3% 238U

K : Reproduction constantจานวินน�วิตรัอนที่��เก�ดิข01นจากกรัะบวินการัฟิ�ชช นแต!ละครั 1งที่��ที่าให-เก�ดิกรัะบวินการัฟิ�ชช น

K=1 : Self-sustained chain reaction (critical)K<1 : Reaction dies out (subcritical)K>>1 : Runaway reaction occurs (supercritical)

Page 42: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 42

Nuclear Fusion

HHHeHeHe

HeHeH

HeHH

HHH

1

1

1

1

4

2

3

2

3

2

4

2

3

2

1

1

3

2

2

1

1

1

2

1

1

1

1

1

Proton-Proton cycle ---> Sun, Temperature 107K

Q=25MeV

Page 43: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 43 ในปฏิ�ก�รั�ยาฟิ�วิช น น�วิเคล�ยสิเบารัวิมต วิเป7นน�วิเคล�ยสิที่��หน กข01น

Page 44: บทที่ 15 ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15 2550ก�มภาพ นธ์ 44

Nuclear Fusion (on Earth)

nHeHH

HHHH

nHeHH

1

0

4

2

3

1

2

1

1

1

3

1

2

1

2

1

1

0

3

2

2

1

2

1

แต!ละปฏิ�ก�รั�ยา ให- Q =3.27, 4.03 และ 17.59 MeV ตามลาดิ บ