Quali sono gli usi delle radiazioni nucleari
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Le radiazioni nucleari hanno diverse applicazioni e, in questo articolo, esamineremo molti di questi usi delle radiazioni nucleari. In particolare, esamineremo la datazione al radiocarbonio e l'uso di radioisotopi in medicina.
Incontri radioattivi
Datazione al radiocarbonio è un metodo per determinare l'età del materiale organico morto, sviluppato da Willard Libby alla fine degli anni '40. Per questo, è stato insignito del premio Nobel per la chimica nel 1960. Il metodo sfrutta il decadimento del carbonio-14 per determinare quando l'organismo che compone il materiale era morto.
Nell'atmosfera superiore, i raggi cosmici interagiscono con varie molecole, che portano alla produzione di molti neutroni. Questi neutroni, a loro volta, reagiscono con gli atomi di azoto gassoso, producendo l'isotopo instabile di carbonio-14 nella seguente reazione:
Carbon-14 è un isotopo instabile di carbonio. Subisce il decadimento beta-meno, producendo nuovamente l'azoto-14:
Il processo di cui sopra ha un'emivita di 5730 anni.
Il rapporto tra carbonio-14 e cabon-12 nell'atmosfera rimane lo stesso. Il carbonio-14 nell'atmosfera finisce nelle molecole di anidride carbonica. Poiché gli esseri viventi assorbono costantemente carbonio, la proporzione di carbonio-14 in carbonio-12 nei loro corpi diventa la stessa percentuale di carbonio-14 in carbonio-12 nell'atmosfera.
Quando gli esseri viventi muoiono, smettono di prendere il carbonio. Il carbonio-14 nei loro corpi ora continua a decadere, e non è più rifornito. Quindi, dopo la morte, la proporzione di carbonio-14 in carbonio-12 nel corpo di un organismo vivente una volta continua a diminuire.
Poiché conosciamo l'emivita del carbonio e il rapporto tra carbonio-14 e carbonio-12 in un organismo vivente, se siamo in grado di misurare l'attività del decadimento del carbonio-14 da un corpo morto, possiamo quindi calcolare per quanto tempo l'organismo è morto per. La tecnica può essere applicata per trovare quando è stato costruito qualcosa fatto con materiali viventi, inclusi materiali come legno e tessuto.
Famosi casi di datazione al radiocarbonio includono "Ötzi l'uomo venuto dal ghiaccio"(I resti di una persona morta sepolta circa 5000 anni fa), il"La Sacra Sindone"E le pergamene del Mar Morto.
La datazione al radiocarbonio non è perfetta. La composizione del biossido di carbonio nell'atmosfera è leggermente cambiata nel corso degli anni. Inoltre, la datazione al carbonio potrebbe non essere accurata quando si tenta di datare cose che hanno più di 40.000 anni. Questo perché la proporzione di carbonio-14 rimanente è troppo bassa per ottenere una lettura accurata dell'attività.
Incontri con Potassio-40
Per trovare l'età degli oggetti che sono molto più vecchi, è possibile utilizzare il decadimento del potassio-40 in argon-40. Il processo di decadimento beta plus:
ha un'emivita di circa 1,25 × 109 anni. Pertanto, questo è molto più adatto della datazione al carbonio per determinare l'età di oggetti molto più vecchi (ad esempio, per scoprire quando sono state formate le rocce).
Esempio
L'attività di un campione di Ötzi the Iceman è stata misurata in 0,13 Bq per grammo. Dato che l'attività del tessuto vivente è di circa 0,23 Bq per grammo, scopri quanto tempo fa Ötzi l'Uomo venuto dal ghiaccio era vivo.
Per prima cosa troveremo la costante di decadimento:
.
Poi, 
.
Prendendo ln di entrambe le parti, abbiamo,
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Poi, 
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Usi di radiazioni nucleari in medicina
Le radiazioni nucleari sono utilizzate in molti modi diversi in medicina, sia per la diagnosi che per la terapia.
Tachnitium-99 metastabile è un isotopo di Technitium (
) che viene prodotto durante il 
decadimento del molibdeno-99 (
). Il nucleo di formato è in uno stato eccitato, e decade decadendo a 
ray. Il decadimento del meta-stabile technitium-99 ha un'emivita di circa 6 ore, che è molto più lungo dell'emivita di decadimenti. Questo è l'ideale, dal momento che le cellule del corpo impiegano un po 'di tempo per assorbire qualsiasi materiale iniettato. L'iniettato viene assorbito dalle cellule cancerose (non entrano nelle cellule sane), dove vengono sottoposte decadimento. Utilizzando una gamma camera, è possibile rilevare la posizione delle cellule cancerose.
Iodio-131 è un isotopo instabile che viene utilizzato per distruggere le cellule tumorali nella ghiandola tiroidea.
Tomografia a elettroni positivi (PET) la scansione utilizza anche la radiazione nucleare. Qui, molecole contenenti atomi che subiscono 
il decadimento viene introdotto nel corpo. Il le particelle sono positroni (
) e annientano quando entrano in contatto con gli elettroni (
). L'annientamento produce un paio di fotoni, che possono quindi essere rilevati.
Uno degli usi delle radiazioni nucleari: una scansione PET
