Bài 3. Phóng xạ

Hướng dẫn giải

Tất cả các loại carbon đều chứa 6 proton trong hạt nhân, nhưng số lượng neutron có thể khác nhau. Trong trường hợp của carbon-14 (\({}_6^{14}C\)), có 8 neutron trong hạt nhân. Tuy nhiên, carbon-14 là một đồng vị không ổn định, và nó trải qua quá trình phân rã tự nhiên, gọi là phân rã phóng xạ.

Trong quá trình phân rã phóng xạ, carbon-14 phân rã thành một nguyên tử khác với việc phát ra hạt beta (một electron) và một antineutrino. Phản ứng này diễn ra theo phương trình:

\({}_6^{14}C \to {}_7^{14}N + {}_1^0e + {}_0^0\widetilde v\)

(Trả lời bởi datcoder)

Hướng dẫn giải

Ta thấy các tia β⁺, β^- và α bản chất đều là các dòng hạt mang điện do đó các tia này đều bị lệch trong điện trường với:

Tia β⁺ là dòng các hạt positron kí hiệu là \({}_1^0e\).

Tia β^- là dòng các hạt electron kí hiệu là \({}_{ - 1}^0e\).

Tia α là dòng các hạt nhân \({}_2^4He\).

Tuy nhiên tia γ là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn hay chính là các hạt photon có năng lượng cao, mà các hạt photon lại không mang điện do đó tia γ không bị lệch trong điện trường.

(Trả lời bởi datcoder)

Hướng dẫn giải

Từ tính chất của các tia ta có thể xác định được :

Tia α không xuyên qua được tờ bìa dày 1mm.

Tia β có thể xuyên qua tờ bìa dày 1mm nhưng không xuyên qua được là nhôm dày vài mm

Tia γ có thể xuyên qua tờ bìa dày 1mm và lá nhôm dày vài mm nhưng không xuyên qua được tấm chì dày vài cm.

(Trả lời bởi datcoder)

Hướng dẫn giải

a) \({}_{94}^{238}Pu \to {}_{95}^{238}Am + {}_{ - 1}^0e + {}_0^0\widetilde v\)

b) \({}_{88}^{226}Ra \to {}_{88}^{222}Rn + {}_2^4He\)

c) \({}_7^{12}N \to {}_6^{14}C + {}_1^0e + {}_0^0v\)

(Trả lời bởi datcoder)

Hướng dẫn giải

Ta có công thức tính số phóng xạ còn lại: \(N = {N_0}{.2^{ - \frac{t}{T}}} = {N_0}.\frac{1}{{16}} \Rightarrow {2^{ - \frac{t}{T}}} = \frac{1}{{16}} \Rightarrow t = 4T\)

Vậy sau 4 chu kì bán rã thì số phóng xạ còn lại bằng \(\frac{1}{{16}}\) số hạt nhân ban đầu.

(Trả lời bởi datcoder)

Hướng dẫn giải

Độ phóng xạ của một mẫu chất phóng xạ phụ thuộc chủ yếu vào hai yếu tố chính:

+ Tỷ lệ phóng xạ tự nhiên (hoặc hằng số phóng xạ): Đây là tỷ lệ mà một số hạt phóng xạ phân rã trong một đơn vị thời gian. Mỗi loại izotope có một hằng số phóng xạ riêng, và nó quyết định tốc độ phóng xạ tự nhiên của mẫu. Các izotop không ổn định sẽ phóng xạ với tốc độ khác nhau, dựa trên độ không ổn định của hạt nhân của chúng.

+ Khối lượng và loại chất phóng xạ: Khối lượng của mẫu phóng xạ ảnh hưởng đến tỷ lệ phóng xạ. Một mẫu có khối lượng lớn hơn sẽ chứa nhiều hạt phóng xạ hơn, do đó, tỷ lệ phóng xạ sẽ cao hơn. Loại chất phóng xạ cũng quan trọng, vì một số loại đồng vị có tỷ lệ phóng xạ tự nhiên cao hơn so với những loại khác.

(Trả lời bởi datcoder)

Hướng dẫn giải

Độ phóng xạ kí hiệu là H được xác định bằng số hạt nhân phân rã trong một giây:

\(H = \frac{{\Delta N}}{{\Delta t}}\)

H phụ thuộc vào lượng hạt nhân phân rã do đó nó cũng giảm theo thời gian với cùng quy luật như hạt chất phóng xạ theo công thức:

\(H = \lambda N\)

(Trả lời bởi datcoder)

Hướng dẫn giải

a) Ta có công thức: \(H = \lambda N\) do đó số hạt nhân chất phóng xạ có trong mẫu khi đó là:

\(N = \frac{H}{\lambda } = \frac{{2,{{8.10}^7}}}{{5,{{67.10}^{ - 3}}}} = 0,{494.10^{10}}\) hạt

b) Ta có phương trình phóng xạ:

\({}_8^{15}O \to {}_7^{15}N + {}_1^0e + {}_0^0v\)

Công thức tính số hạt nhân chất phóng xạ còn lại:

\(N = {N_0}.{e^{ - \lambda t}}\)

Từ đó ta có thể tính được số hạt nhân còn lại sau t = 10^-3s:

\(N = {N_0}.{e^{ - \lambda t}} = 0,{494.10^{10}}.{e^{ - 5,{{67.10}^{ - 3}}{{.10}^{ - 3}}}} = 4939971990\) hạt

Do đó số hạt nhân đã bị phân rã là:

\(\Delta N = {N_0} - N = 28010\) hạt

Trong quá trình phóng xạ trên, mỗi hạt nhân bị phóng xạ sẽ phát ra một hạt positron, do đó số định số hạt positron mẫu chất phát ra trong khoảng thời gian trên là: 28010 hạt.

(Trả lời bởi datcoder)

Hướng dẫn giải

Ta có công thức tính độ phóng xạ của mẫu chất theo độ phóng xạ ban đầu, hằng số phóng xạ và thời gian t:\(H = {H_0}.{e^{ - \lambda t}} = 0,7{H_0} \Rightarrow {e^{ - \lambda t}} = 0,7 \Rightarrow {e^{ - \frac{{\ln 2}}{T}t}} = 0,7 \Rightarrow  - \frac{{\ln 2}}{T}t = \ln (0,7) \Rightarrow t = \frac{{ - \ln (0,7)}}{{LN2}}.5,27 = 2,7118\)năm

Vậy thời hạn sử dụng của mẫu đó khoảng 2,7118 năm.

(Trả lời bởi datcoder)

Hướng dẫn giải

Tính chất của các tia phóng xạ là cơ sở cho phương pháp trị liệu bằng bức xạ là khả năng của chúng để xâm nhập vào mô tế bào và gây ra sự tổn thương hoặc tiêu diệt tế bào sống. Các tia phóng xạ, bao gồm cả tia X và tia gamma, có thể tác động lên các tế bào ung thư hoặc tế bào khối u một cách hiệu quả.

Khi các tia phóng xạ chạm vào mô tế bào, chúng tương tác với các phân tử và tạo ra các tác động ion hóa trong tế bào. Các tác động ion hóa này có thể phá hủy DNA của tế bào, gây ra tổn thương hoặc sửa chữa DNA không chính xác, dẫn đến tử vong hoặc làm cho tế bào không thể tiếp tục phân chia và mở rộng. Do đó, việc sử dụng bức xạ để tiêu diệt các tế bào ung thư là một phương pháp điều trị hiệu quả.

Trong các phương pháp trị liệu bằng bức xạ như hóa trị liệu bằng bức xạ, các tia phóng xạ được sử dụng để hướng tới và tiêu diệt các tế bào ung thư mà không gây tổn thương lớn cho mô bình thường xung quanh. Các quá trình này dựa vào khả năng của bức xạ để tác động lên các tế bào ung thư một cách hiệu quả hơn so với tế bào khỏe mạnh.

(Trả lời bởi datcoder)