4. kolo soutěže "oZáření" (9. 1. - 23. 1. 2024)

Otázka č. 1: V divadelní hře „Posel z Liptákova“ z pera Járy Cimrmana se uvádí, že při výzkumu, kdy Jára Cimrman historicky poprvé přišel do obce Liptákov, bylo využito měření rozpadu radioaktivního uhlíku v organické nečistotě na podrážkách Cimrmanový bot. Touto metodou bylo zjištěno, že Cimrman do Liptákova dorazil na podzim roku 1906 plus minus 200 let.
Tato scéna naráží na skutečnou vědeckou metodu, kterou je metoda radiouhlíkového datování. V atmosféře vzniká působením kosmického záření na jádra dusíku radioaktivní uhlík 14-C (reakce: 14-N + n -> 14-C + p). Uhlík 14-C se chemicky chová stejně, jako každý jiný uhlík - mj. se oxiduje za vzniku oxidu uhličitého a může být spolu se vzduchem vdechován organismy. Zároveň se díky své radioaktivní povaze postupně přeměňuje. Máme tedy zdroj přírůstku a zdroj úbytku 14-C a v živoucím organismu se ustanoví rovnováha. Pokud organismus zemře, již další 14-C nepřijímá a dochází pouze k rozpadu 14-C s poločasem přeměny 5730 let. Měřením množství 14-C v odumřelém organismu jsme tak schopni určit jeho stáří!
Vyzkoušejte si to na příkladu tropické dřeviny. V historickém vzorku, který máte k dispozici, měříte poloviční koncentraci 14-C v porovnání s čerstvě pokáceným stromem téže dřeviny. Jak starý je historický vzorek?

Otázka č. 2: V září roku 1987 se v brazilském městě Goiana stala velká radiační událost. Z nehlídané radioterapeutické kliniky, která byla před vyřazením, ukradli 2 zloději část ozařovací jednotky, která se používala pro onkologickou léčbu. Tehdy ještě nebyly rozšířené moderní urychlovače, ale k ozařování se používaly fyzické radionuklidy - např. 60-Co nebo 137-Cs. Zloději ukradli právě ozařovací hlavici (viz fotka níže), která v tomto případě obsahovala radionuklid 137-Cs. S motivací zpeněžit kovový materiál a s neznalostí, o jak nebezpečnou věc jde, se jim podařilo velkou část radioaktivního materiálu vyjmout. Tímto začíná velký a smutný příběh šíření radionuklidu 137-Cs po Goianě , při kterém bylo vyšetřeno s podezřením na kontaminaci přes 100 tisíc lidí. U 249 se kontaminace potvrdila, 4 následkem ozáření zemřeli. Abyste měli představu, jak moc se kontaminace rozšířila, zajímavým údajem je, že byla nalezena i na 50 tisících roličkách toaletního papíru. Pro zájemce přikládáme zprávu Mezinárodní atomové agentury: https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/Pub815_web.pdf.

Otázka č. 3: Přeměna beta má 2 podtypy. Jedním je přeměna beta plus, při které dochází v atomovém jádře k přeměně protonu na neutron, druhým je přeměna beta minus, při které v atomovém jádře dochází k přeměně neutronu na proton. Tato přeměna však nemusí probíhat jen v jádře, může proběhnout i na volném nukleonu, tj. na nukleonu mimo jádro (představte si neutron nebo proton letící vesmírem). Rozhodněte a odůvodněte, která z obou přeměn na volném nukleonu může proběhnout. Dále spočítejte uvolněnou energii v MeV.

Odpovědi zasílejte na e-mail: kamil.augsten@fjfi.cvut.cz. Můžete přiložit soubor s výpočtem - např. dokument, scan, fotku (pdf, obrázek). V případě většího souboru využijte Cloudové úložiště, soubor(y) pojmenujte dle čísla kola a vaší přezdívky nebo jména.