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長年の疑問解決 β崩壊.... その3 最終回

2020-11-14 12:46:41 | 備忘録 色々
この本はワシが小学校6年の時のもの 当時買っていた6年の科学という本の付録
たしか6年の科学の最後の付録だったと思う。


ワシが調べたいこと満載で、すごくうれしかったし今でもたまに使っている
当時これで調べてさらに百科事典で詳しく調べようとすると
基礎知識がないため言葉の意味すら分からず
わかったのは「β線という放射線は電子の流れであること」
少し電気の知識がある人ならわかると思うけど
電子を引っ張る+のエネルギーがあるから電子が流れるのであって
何もないところに電子が流れるってどういうことよ??

それが50年の歳月を経て理解(ある程度だけど)できたんだからそりゃー嬉しくて
こうやって書いてるんだけど・・
読んだ人に理解してもらいたくていろんな事書いたけど
それがかえってわかりにくくしたようで・・・笑
なので今回(最終回 笑)はこれを読めばなんとなくβ崩壊がわかる・・・
そんな気合で書くことにしよう うまくいくかは不明だけどね

それでもやっぱり基礎知識は必要なんで

1物質の違いは原子のなかの陽子の数で決まる
 1個なら水素 2個ならヘリウム ・・・8個なら酸素・・・26個なら鉄
(陽子数だけでこんなにいろんな物質があるってなんか不思議です)

2原子の中身の陽子と中性子 これらは兄弟みたいなもので両方とも3個のクオークというものでできている

3クオークは +3分の2の電荷をもったアップクオークと -3分の1の電荷をもったダウンクオークがある
(他にもあるが説明に必要なのはこの2個)

よし本題に入ろう このページだけでわかるように書くので前回と重複することもあるかもしれません
名付けて「15分でわかる福島原発のトリチウム水」←こうやって脱線するからなおさらわかりにくいのかも


同位体 同じ原子でも中性子の数が異なるものがあり、それを同位体と言います。
下の図 左が普通の水素 次が重水素 右が三重水素(トリチウム)


みんな水素なんですが 左の三重水素(トリチウム)だけが厄介で
不安定な構成なんで、なんとか安定した形になりたいと思っている
そこで2個ある中性子の1個を陽子にかえて 陽子が2個のヘリウムに変化する道を選ぶ
下の図


※中性子を1個放出して 重水素になっても安定するんだけどなぜそうならないかはワシの知識なし
※上図は原子核のみヘリウムになったので電子が1個不足して陽イオン状態

ここからは中性子が陽子に変化する話なんだけど
陽子と中性子の中身について。いずれも3個のクオークでできているのだけど
アップクオークとダウンクオークの組み合わせが異なる
(アップクオークを赤 ダウンクオークを青)


まず陽子はアップクオーク2個とダウンクオーク1個
電気的には +2/3 が2個 -1/3 が1個で合計 +1の電荷 

次に中性子はアップクオーク1個とダウンクオーク2個
電気的には +2/3 が1個 -1/3 が2個で合計 +-ゼロ

となってる さてここで上の図をもう一度目を凝らしてみてもらいたい
中性子が陽子に変わるためには・・・
青〇が1個 赤〇に変われば良い・・
言い換えれば 1個ダウンクオークがアップクオークに変われば おおお 陽子に変化できるわ~~♪

またまた言えば
ダウンクオークの持っている電荷 -1/3(マイナス3分の1)が +2/3(プラス3分の2)に変化すれば良いという事
ダウンクオークが電子を放出すれば以下の計算が成り立ち めでたくアップクオークに変身!!

ダウンクオークの電荷    電子の電荷    アップクオークの電荷
   (-1/3)   -  (-1)    = +2/3

※この時電子だけではなく反ニュートリノも放出される
※表現上ダウンクオークから電子が放出と書いているが必ずしもそうではないかもしれない
 大きくは間違ってはいないと思う


この一連の流れをβ崩壊と言い出てきた電子がβ線である
子供のころワシは原子核の周りにある電子が飛び出してくるのかと思ったので理解不能に陥った


さてそのβ線だがプラ板や薄い金属板で防御できるし90年代まで時計の文字盤に使われたことを考えると
それほど恐れなくても良いような気もする。さらに自然界にも「トリチウム水」として存在し
人体内にも数10ベクレルほどのトリチウムが存在しているとも言われています。
そういう事から「薄めて海に捨てる」という行為が国際法上認められているのでしょう。

ただ一定量が体内に入ると・・

光の速さで電子飛び出すので近くの細胞が破壊される
DNAを構成する水素のかわりにトリチウムが入るといずれ水素ではなくなるのでDNAが破壊される

でも今のところ海洋投棄しか方法はないし・・
あと2年でタンクを置く敷地が無くなるし・・