Jaderné hrátky

Představujeme novou brožuru ze vzdělávacího programu Svět energie

Mnoho lidí si myslí, že jaderná fyzika je strašně obtížný a komplikovaný obor a že bez dlouhého a náročného studia se nedá pochopit. Tuto zdánlivou složitost a nepochopitelnost způsobuje fakt, že atom, a obzvláště jeho jádro, jsou nepředstavitelně maličké, a z tohoto důvodu se mohou chovat zcela jinak než věci, které jsou běžně kolem nás a které můžeme pozorovat. Atom i atomové jádro můžeme zkoumat nepřímo. V brožuře najdete návody na pokusy a modelování fyzikálních dějů. Veškeré pokusy i hry jsou proveditelné s pomůckami běžně dostupnými v každé domácnosti nebo škole.

PŘÍKLAD: VYSVĚTLENÍ POLOČASU ROZPADU

1) Čočkový poločas
Také se vám zdá, že nerozumíte tomu, proč radioaktivita nějakého prvku ubývá za stejnou časovou jednotku vždy o polovinu? Tak si to vyzkoušíme. Potřebujete hrst čočky (nebo fazolí – aspoň 200 kusů, ale raději více). Jednu polovinu zrnka obarvěte, druhou nechte přírodní. Nechte barvu zaschnout a vložte čočku do uzavřené krabice. Dobře s krabicí zatřepte, aby se zrnka dokonale promíchala. To je první poločas rozpadu. Krabici otevřete a odstraňte všechna zrnka, která leží barevnou stranou nahoru. Spočítejte je a napište si číslo do tabulky. Znovu uzavřete krabici a dobře protřepte – to je druhý poločas rozpadu. Otevřete, vyberte zrnka ležící obarvenou stranou nahoru a spočítejte je. Opakujte proces tak dlouho, dokud vám v krabici nějaká zrnka zbývají. Z tabulky čísel, kterou jste takto získali, sestrojte graf. Dostali jste křivku, která je v podstatě stejná jako křivka přeměny radioizotopu. Je to proto, že přeměna radioaktivního jádra je statistický děj – pravděpodobnost, zda se jádro za určitou časovou jednotku přemění nebo ne, je stejná, jako to, zda padne čočka obarvenou nebo neobarvenou stranou. Kolik poločasů bylo potřeba k tomu, aby „radioaktivita“ významně klesla?

2) Pivní poločas
Určitě jste si již všimli, že když se nalije pivo do sklenice, tak se na něm udělá mnoho pěny, která postupně klesá. Při podrobnějším pozorování zjistíme, že na začátku, kdy je pěny hodně, klesá rychle, a později mnohem pomaleji. To je podobné jako u radioaktivních jader. Na začátku, když jich bylo hodně, se za jeden poločas rozpadu přeměnilo mnoho jader, později, jak klesal jejich počet, klesal i počet přeměněných jader. V našem předchozím modelování jsme si po každém poločasu přeměny udělali „přestávku“ na přepočítání jader. Ve skutečnosti proces přeměny nelze zastavit.
Ihned po otevření lahve (nebo plechovky) nalijte pivo do odměrného válce nebo do vyšší sklenice. Během několika málo sekund výška pěny přestane růst a začne mnohem pomaleji klesat. V pravidelných intervalech měřte výšku pěny. Dostanete stejnou křivku jako v případě poločasu „rozpadu“ čočky. Další možné experimentování: Zkuste různé značky piva, každé pění trošku jinak. Podobně jako pivo pění i některé limonády, ale jejich pěna poklesne mnohem rychleji. Je tedy jejich poločas kratší?

TIP:
Brožuru Jaderné hrátky si můžete objednat mezi jinými materiály vzdělávacího programu energetické společnosti ČEZ Svět energie na http://www.cez.cz/vzdelavaciprogram/ .