Sánta Csaba:
SuliPlussz - DiákRepeta
ATOMENERGIA - bevezetés
Négy alapvető kölcsönhatásról szoktunk beszélni:
A gravitációs kölcsönhatás a tömegek vonzása. Ez határozza meg például
(mint az égitestek között ható erő) a bolygók mozgását. Hatótávolsága
végtelen.
Az elektromágneses kölcsönhatás lényegében a gravitációval nem
magyarázható, de az anyag szerkezetéhez köthető, szintén végtelen
hatótávolságúnak tekinthető vonzások és taszítások. Ezek forrásaiként
(elektromágneses) töltésekről beszélünk.
Az erős kölcsönhatás (mag-kölcsönhatás) hatótávolsága már az atommag
sugarának nagyságrendjébe tartozik. Ez a kölcsönhatás az atommag
részei között, a nukleonok között hat. Ez a kölcsönhatás képezi az
atomenergia alapjait... De mielőtt az elmúlt számunkban már jelzett
félelmekre gondolnánk, szeretnénk jelezni, hogy a Nap sugárzó
energiájának (ami valahol a minket éltető energia is!) szintén ez az
alapja. A Nap energiája szintén atomenergia...
A negyedik kölcsönhatás a gyenge kölcsönhatás. Ennek hatótávolsága
csupán az "elemi részek" világában, azok átalakulásaira jellemzően
jelenik meg.
A négy alapvető kölcsönhatás közös okát, eredetét kutatjuk. E
munkáról, a lehetőségekről szól Stephen W. Hawking élete és híres
könyve: Az idő rövid története (Maecenas Könyvkiadó, 1989).
Több ilyen modell képzelhető el. Az egyik ilyen saját kutatásaimhoz is
kapcsolódik: Ha a tér szerkezetét a dimenzionális kapcsolatok mellett
hatástani kapcsolatokkal is leírjuk (hiszen a kettő a korábbi
számainkban már tárgyalt alagúteffektusnál például biztosan nem
egyezik!), akkor egy olyan modellt kapunk, ahol a jelzett
alagútjelenség nem sérti meg az energia megmaradási elvét és az
alapvető kölcsönhatások is egy okra vezetnek.
Az atomok szerkezetét javasoljuk a kémiai és fizikai tankönyvekből
áttekinteni. Most csupán Rutherford 1911-ben elvégzett híres
kísérletére utalnánk. Rádiumból nyert alfa- sugárzást (pozitív
sugárzás; alfa-részecske: két proton és két neutron) bocsátott át egy
igen vékony alumínium-lemezen. A legtöbb pálya nem módosult az
áthaladás után, néhány pálya módosult csak és úgy tízezer alfa-
részecske közül csupán egy verődött vissza. Mindez azt jelentette (és
bizonyította), hogy a pozitív töltésű és mindenképpen a nagyobb
tömeget képviselő rész térfogata csupán egy nagyon kicsiny része az
atomnak: ez az atommag.
Az egymástól független nukleonok összes energiája sokkal nagyobb, mint
az általuk alkotott atommag energiája: Több nukleon atommaggá történő
egyesülésekor a megfelelő energia felszabadul. A kísérletileg
meghatározható tömeghiányból (tömegdefektus - magyarázata az Einstein
által kimutatott tömeg-energia egyenértékűség alapján adható meg)
kiszámítható az egy nukleonra eső kötési energia. Az atommag
energiatartalma kicsi, az alkotó nukleonok kötési energiája nagy. Ezen
általános szabály mellett három féle atommagról lehet beszélni: stabil
atommagokról, nehéz atommagokról és könnyű atommagokról.
Stabil atommagok: körülbelül az 52 és 85 tömegszámok közötti elemek
esetében beszélhetünk a legstabilabb magokról, az egy nukleonra eső
kötési energia értéke itt a legnagyobb.
Nehéz atommagok: a 85-ösnél nagyobb tömegszámú elemeknél már túl sok a
proton, a közöttük fellépő elektrosztatikus taszítóerő már a
stabilitás ellen hat. (Érdemes elolvasni a Tudomány - Scientific
American - 1989. júliusi számából Peter Amrmbruster és Gottfried
Münzenberg cikkét: Szupranehéz elemek szintézise.)
Könnyű atommagok: az 52-es tömegszám alatt pedig a mag felületi részén
több a nukleonok száma mint a belső részén. Könnyű atommagoknál ez az
atommagon belüli helyzetbeli arány azért hat a stabilitás ellen, mert
a mag szélén lévő nukleonnak kevesebb szomszédja van, mint a mag
belsejében lévő társának, ami könnyebb "leszakíthatóságot" jelent.
A stabilitás mindkét, nem stabil helyzetből kiindulva elérhető. Nehéz
atommagok hasításával (fisszió), vagy könnyű atommagok egyesítésével
(fúzió) - mind a két folyamat előfordul a természetben, de megoldható
mesterséges úton is. Mind a két esetben energia szabadul fel:
atomenergia, amely használható így is és úgy is.
taCs
Duna Televízió * DunaText * Y-akták
1996. november 27. - 1996. december 11.