Щитът: какво спира ядрените лъчения

Три вида лъчи

• Алфа-лъчи (α) – хелиеви ядра: по 2 протона и 2 неутрона. Тежки и бавни частици.
• Бета-лъчи (β) – електрони. Много по-леки и по-бързи.
• Гама-лъчи (γ) – като светлината, но с много повече енергия. Нямат маса и заряд.

Какво ги спира

Алфа-лъчите се спират от лист хартия или от около 4 cm въздух. Бета-лъчите минават през хартия, но се спират от няколко милиметра алуминий. Гама-лъчите минават дори през олово – всеки следващ слой само намалява броя им.

Изненадващо, най-тежките частици проникват най-слабо. Алфа-частицата губи енергията си много бързо, защото на всяка крачка блъска атомите по пътя си.

Оловото не е вълшебно. Всеки сантиметър олово намалява гама-лъчите приблизително наполовина, но никога до нула. 4,5 cm алуминий или 5 cm бетон пазят почти колкото 1 cm олово: решава масата на преградата. Оловото печели, защото е най-тънко.

Броячът и фонът

Лъчите не се виждат. Затова ги броим с брояч: всеки път, когато частица влезе в него, той отброява един импулс („пук“). Мерим колко импулса има за минута.

Броячът брои и без източник: лъчи идват от Космоса, от скалите и от въздуха. Това е естественият фон. Когато сравняваш две измервания, първо извади фона.

Случайност. Импулсите идват случайно, затова числото се мени от измерване на измерване. При малки числа мери по-дълго – например 100 s вместо 10 s.

Къде се използват

• В йонизационния датчик за дим има мъничко америций-241, който изпуска алфа-лъчи.
• Заводите за хартия мерят дебелината на листа с бета-лъчи.
• С гама-лъчи от кобалт-60 се стерилизират медицински инструменти.

Безопасност

Пазят ни три неща: по-кратко време, по-голямо разстояние и преграда.

• Истински радиоактивни източници пипа само учителят или специалист.
• Никога не отваряй датчик за дим и не разглобявай уреди с жълто-черния знак за радиация.
• Ако намериш непознат предмет със знака за радиация, не го пипай, отдалечи се и кажи на възрастен (телефон 112).
• Алфа-лъчите се спират от хартия и кожа, но са опасни, ако източникът попадне в тялото – с храна или въздух.

В симулацията броячът е идеален, а трите източника са еднакво силни. Това е игрова условност, за да сравняваме само проникването. Истинските числа са различни.

Мисии: Трите кутии и Пратката

В лабораторията има три кутии без надписи – в една има алфа, в друга бета, в третата гама източник. С лист хартия и плочка алуминий разбери коя е коя с възможно най-малко измервания.

После опаковай източник за болница така, че на митницата броячът да показва най-много два пъти фона, а стените на кутията да са до 10 cm.