E.3 · דעיכה רדיואקטיבית

חומר זה מכסה נושאי SL נבחרים לקורס שנבחן לראשונה ב-2025; אינו מהווה את כל תוכנית הלימודים.

תנאי מקדימים: לקרוא את הכמויות והיחידות המצוינות, ולהשתמש באריתמטיקה ובתנאי המודל למטה.

הדוגמאות הן מקוריות ודמיוניות: הן אינן מדידות אמיתיות או חקירות תלמיד אמיתיות.

מה would explain this observation?

• גלאי מקליט ספירות גם כאשר המקור בכיתה הוסר. יש לקחת בחשבון רקע לפני שמייחסים כל ספירה למקור.

בנה את המודל

• דעיכה רדיואקטיבית היא ספונטנית ואקראית עבור גרעין יחיד.
• מחצה חיים מתארת את הזמן הדרוש למחצית הגרעינים לא-דעוכים באוכלוסייה גדולה לדעוך, או את זמן מחצית הפעילות לאחר תיקון רקע.
• מחצה חיים: הזמן הדרוש לפעילות או לאוכלוסייה לא-דעוכה להפחתה ב-½.
• קרינת רקע: קרינה שנמדדת ללא הקשר למקור הנחקר.

בחר עדויות שיכולות לבחון אותו

• חסרו ספירות רקע שנמדדו באותו מרווח זמן.
• הבדילו בין חשיפה לקרינה לבין זיהום רדיואקטיבי.
• מגן, מרחק וצמצום זמן חשיפה יכולים להפחית סיכון בתוך הליך הפעלה בשלט בית ספר.

במעבדה: השתמש במקורות המנוהלים על ידי המורה ובחוקי הקרינה של בית הספר. רשום את משך הניסוף וחזור במדידות רקע. אל תעשה אינטרפולציה של מחצית חיים מתוך גרעין אחד או מתוך קריאות לא מתוקנות.

עבוד מכמויות ידועות

• נתון: קצב הניסוף הנמדד יורד מ100 ל55 ניסופים לדקה; הרקע הוא 10.
• קצבי המקור הם 90 ו45, ולכן עברו מחצית חיים אחת.
• ללא החסרה, היחס 55/100 היה יסתיר את מחצית החיים המדויק בדוגמה זו.

תורך: ניסוף מקורי ראשוני הוא 160 לדקה. מצא אותו לאחר שלושה מחציות חיים.

בדוק את המסקנה ואת הגבולות שלה

• גוף שנחשף לקרינה אינו בהכרח רדיואקטיבי.
• מחצית חיים אינה נותנת את זמן הדעייה המדויק של גרעין בודד.

לא נכון: מחצית חיים נותנת את זמן הדעייה המדויק של גרעין בודד. דעייה רדיואקטיבית היא אקראית ברמת גרעינים בודדים. מחצית חיים היא כמות סטטיסטית: היא נותנת את הפלג של מספר גדול של גרעינים שדועכים בזמן נתון, לעולם לא את הרגע שבו גרעין בודד ידעוך.

מפת מושגים:

• דעיכה רדיואקטיבית היא ספונטנית ואקראית עבור גרעין יחיד.
• חסרו ספירות רקע שנמדדו באותו מרווח זמן.
• שימו לב: גוף שנחשף לקרינה אינו בהכרח רדיואקטיבי.

כתב ממספר 50 ספירות לדקה

• ספירה התחלתית של מקור היא 200 לדקה.
• מצא את הספירה לאחר מחציות חיים שתיים. מחצית חיים אינה זמן עבור גרעין אחד.

כתוב משתי מחציות חיים

• מקור נותן קריאה של 160 ספירות לדקה מעל הרקע.
• לאחר שתי מחציות חיים: 160 → 80 → 40 — כל חצייה היא עצמאית מהקודמת לה.

כתוב מטבלה עם חירוג רקע

• קריאות גולמות הן 110 ולאחר מכן 60, עם רקע של 10.
• מתוקנות: 100 ולאחר מכן 50 — בדיוק מחצית חיים אחת; היחס הגולמי 60 ÷ 110 ≈ 0.55 יעלה באופן שגוי בהערכת הדעיכה.

כתוב מקריאת עקומת דעיכה

• קצב ספירה מתוקן הוא 400 לדקה ומחצית כל 8 דקות.
• ב-24 דקות: 400 → 200 → 100 → 50 — שלושה מחציות חיים, שלושה כפילויות, והעקומה לעולם לא מגיעה לאפס.