Hva er bruken av kjernefysisk stråling
Share
Nukleær stråling har flere forskjellige anvendelser, og i denne artikkelen vil vi se på flere slike bruksområder av nuklear stråling. Spesielt vil vi se på radiokarbonatdatering og bruk av radioisotoper i medisin.
Radioaktive Dating
Radiocarbon dating er en metode for å bestemme alderen til det døde organiske materialet, utviklet av Willard Libby i slutten av 1940-tallet. Til dette ble han tildelt Nobelprisen for kjemi i 1960. Metoden gjør bruk av forfall av karbon-14 for å bestemme når organismen som utgjør materialet hadde dødd.
I den øvre atmosfæren samhandler kosmiske stråler med ulike molekyler, noe som fører til produksjon av mange nøytroner. Disse nøytronene reagerer igjen med atomer av nitrogengass, og produserer den ustabile isotopen karbon-14 i den følgende reaksjon:
Karbon-14 er en ustabil isotop av karbon. Den gjennomgår beta minus forfall, og produserer nitrogen-14 igjen:
Ovennevnte prosess har et halvt liv på 5730 år.
Forholdet mellom karbon-14 og cabon-12 i atmosfæren forblir det samme. Karbon-14 i atmosfæren ender i molekyler av karbondioksid. Siden levende ting stadig tar inn karbon, blir andelen karbon-14 til karbon-12 i deres kropper det samme som andelen karbon-14 til karbon-12 i atmosfæren.
Når levende ting dør, slutter de å ta inn karbon. Karbon-14 i deres kropper fortsetter å forfall, og det blir ikke påfyllt lenger. Så, etter døden, fortsetter andelen karbon-14 til karbon-12 i kroppen til en gang levende organisme å redusere.
Siden vi vet halveringstiden for karbon og forholdet mellom karbon-14 og karbon-12 i en levende organisme, kan vi da beregne hvor lenge organismen har vært død hvis vi kan måle aktiviteten av karbon-14 forfall fra en død kropp. til. Teknikken kan brukes til å finne når alt laget av levende materiale ble konstruert, inkludert materialer som tre og stoff.
Berømte tilfeller av radiokarbon dating inkluderer "Ötzi Iceman"(Resterne av en død person begravet for 5000 år siden),"Hylle av Torino"Og Dead Sea Scrolls.
Radiocarbon dating er ikke perfekt. Sammensetningen av karbondioksid i atmosfæren har endret seg noe gjennom årene. I tillegg kan karbondatering ikke være nøyaktig når du forsøker å date ting som er mer enn 40 000 år gamle. Dette skyldes at andelen av karbon-14 som er igjen er for lav for å få en nøyaktig avlesning av aktiviteten.
Dating med kalium-40
For å finne alderen til gjenstander som er mye eldre, kan forfall av kalium-40 til argon-40 brukes. Beta pluss forfallsprosessen:
har en halveringstid på ca. 1,25 × 109 år. Derfor er dette mye mer egnet enn karbon dating for å bestemme alderen på mye eldre gjenstander (for eksempel å finne ut når steiner ble dannet).
Eksempel
Aktiviteten til en prøve fra Ötzi Iceman ble målt til 0,13 Bq per gram. Gitt at aktiviteten til levende vev er omtrent 0,23 Bq per gram, finn hvor lenge siden var Ötzi Iceman i live.
Først finner vi nedbrytningen konstant:
.
Deretter, 
.
Å ta ln på begge sider har vi,
.
Deretter, 
.
Bruk av kjernefysisk stråling i medisin
Kjernestråling er satt til mange forskjellige bruksområder i medisin, både for diagnose og terapi.
Metastabil tachnitium-99 er en isotop av Technitium (
) som produseres under 
forfall av molybden-99 (
). Kjernen til dannet er i en opphisset tilstand, og den avtar ved å sende ut en 
stråle. De forfall av metastabil technitium-99 har en halveringstid på ca 6 timer, noe som er mye lengre enn halveringstidene for typiske avtar. Dette er ideelt, siden det tar litt tid for kroppscellene å absorbere materiale injisert. Den injiserte tas opp av kreftceller (de går ikke inn i friske celler), der de gjennomgår forfall. Ved bruk av et gammakamera kunne posisjonen til kreftceller detekteres.
Jod-131 er en ustabil isotop som brukes til å ødelegge kreftceller i skjoldbruskkjertelen.
Positron-Electron Tomography (PET) skanning gjør også bruk av nuklear stråling. Her inneholder molekyler som inneholder atomer som gjennomgår 
forfall er introdusert i kroppen. De partikler er positrons (
) og de utslett når de kommer i kontakt med elektroner (
). Annihilation produserer et par fotoner, som deretter kan detekteres.
En av bruken av kjernefysisk stråling - en PET-skanning
