ncbj.edu.pl

Słowniczek terminologii używanej w fizyce i technice jądrowej

Absorbent (pochłaniacz)

Dowolny materiał osłabiający promieniowanie jonizujące. Ołów, beton i stal silnie osłabiają promieniowanie gamma (g). Cienka warstwa papieru lub metalu zatrzymuje cząstki alfa (a) z naturalnych rozpadów promieniotwórczych. Dla cząstek beta (b) z naturalnych rozpadów podobny efekt osiągniemy stosując kilkumilimetrową warstwę metalu lub plastiku.

^

Akcelerator

Urządzenie stosujące pola elektryczne i magnetyczne do przyspieszania cząstek naładowanych (elektronów, protonów, ich antycząstek, ciężkich jonów itd.). Zależnie od kształtu toru cząstek rozróżnia się akceleratory liniowe i pierścieniowe.

Cząstki przyspieszone do bardzo wysokich energii (miliardy elektronowoltów) są używane w badaniach struktury materii. W kilku miejscach na świecie zbudowano badawcze akceleratory pierścieniowe o średnicach liczonych w kilometrach. Badacze europejscy korzystają głównie z ośrodka badawczego CERN pod Genewą w Szwajcarii.

Cząstki przyspieszone do energii rzędu MeV mają ważne zastosowania medyczne i techniczne. Liczba takich akceleratorów (głównie liniowe akceleratory elektronów stosowane w radioterapii onkologicznej) jest w skali globalnej szacowana na kilka tysięcy sztuk (w Polsce pracuje ich ok. 30).

^

Antycząstki

Odpowiedniki cząstek o identycznej masie ale przeciwnych wartościach pozostałych parametrów (ładunek elektryczny, liczba barionowa, dziwność). W wyniku oddziaływania cząstka-antycząstka następuje ich anihilacja: powstają fotony lub inne pary cząstka-antycząstka.

^

Antymateria

Materia złożona z antycząstek.

^

Atom

Najmniejsza porcja materii nie dająca się podzielić metodami chemicznymi (choć dająca się rozbić na cząstki metodami fizyki jądrowej). W fizyce i technice jądrowej operuje się raczej pojęciem nuklid.

^

Bekerel (Bq)

Jednostka aktywności substancji promieniotwórczej 1 Bq = 1  rozpad na sekundę.

^

Czas połówkowego zaniku

Czas, w którym połowa jąder danej substancji promieniotwórczej ulega rozpadowi. Charakteryzuje dany izotop promieniotwórczy. Zob. też datowanie promieniotwórcze.

^

Ciemna materia

Ta część materii Wszechświata, która nie promieniuje, a więc nie jest dostępna bezpośredniej obserwacji. Jej istnienie można wywnioskować z badania efektów grawitacyjnych. Ostatnio uważa się, że ciemna materia stanowi większość masy Wszechświata.

^

Cząstki (promieniowanie, promienie) a (alfa)

Naładowane dodatnio cząstki złożone z dwóch neutronów i dwóch protonów (izotop ⁴He). Najmniej przenikliwe z trzech rodzajów promieniowania jonizującego występującego naturalnie na Ziemi - jest zatrzymywane przez kartkę papieru. Może być niebezpieczne dla istot żywych tylko wtedy, gdy substancja je emitująca została wchłonięta do organizmu, lub znalazła się w kontakcie z ciałem.

^

Cząstki (promieniowanie, promienie) b (beta)

Elektrony o ładunku dodatnim (b+) lub ujemnym (b-), emitowane w procesie przemiany neutronu oraz w wielu przemianach jądrowych. Bardziej przenikliwe niż cząstki alfa, ale mniej przenikliwe niż fotony gamma czy X o tej samej energii.

^

Datowanie promieniotwórcze

Technika wyznaczania wieku obiektów poprzez pomiar zawartych w nich izotopów promieniotwórczych.

^

Dawka

Ilość energii zdeponowana (przekazana) przez promieniowanie jonizujące do jednostkowej masy absorbenta.

^

Dekontaminacja

Zob. odkażanie.

^

Elektron

Cząstka elementarna o elementarnym ładunku ujemnym i masie równej 1/1837 masy protonu. Elektrony otaczają w atomie dodatnio naładowane jądro. Struktura powłoki elektronowej określa chemiczne własności atomów.

^

eV (elektronowolt)

Jednostka energii używana w fizyce atomowej i jądrowej. Energię 1 eV = 1,6·10^-19 J uzyskuje cząstka o elementarnym ładunku elektrycznym 1,6·10^-19 C (np. elektron czy proton) przyspieszona przez pole elektryczne o różnicy potencjałów 1 V.

^

Eluat

Pobierany z generatora izotopów roztwór zawierający pożądany izotop pochodny.

^

Eluent

Wprowadzany do generatora izotopowego roztwór wymywający tylko określony (pożądany) pierwiastek.

^

Foton

Porcja (kwant) energii elektromagnetycznej. Poruszająca się z prędkością światła cząstka o określonej energii i pędzie, bez masy spoczynkowej i ładunku elektrycznego.

^

Fragmenty rozszczepienia

Promieniotwórcze jądra atomowe tworzone w procesie rozszczepienia jąder ciężkich. Przykład: produktami rozszczepienia ²³⁵U są stront ⁹⁰Sr i cez ¹³⁷Cs.

^

Generator izotopowy

Urządzenie zawierające określony izotop promieniotwórczy (długożyciowy, tzw. radinuklid macierzysty), w wyniku rozpadu którego powstaje inny (na ogół bardzo krótko żyjący) izotop pochodny. Ten ostatni może być w miarę potrzeb na bieżąco wymywany (zob. eluat i eluent) i używany np. do diagnozowania stanu pacjentów metodami medycyny nuklearnej.

^

Grej (Gy)

Jednostka dawki. 1 Gy = 1 J energii promienistej pochłoniętej przez 1 kg masy absorbenta.

^

Gwiazda neutronowa

Niewielka (średnica ok. 10 km) pozostałość po wybuchu gwiazdy supernowej mająca postać gwiazdy o bardzo dużej gęstości, zbudowanej głównie z neutronów.

^

Hadrony

Cząstki złożone z kwarków, związane oddziaływaniami silnymi. Dwa podstawowe rodzaje hadronów to zbudowane z 3 kwarków bariony i zbudowane z 2 kwarków mezony.

^

Izobary

Jądra o identycznej liczbie masowej lecz o innych liczbach atomowych.

^

Izomery

Atomy o danej liczbie atomowej i masowej (tj. określone izotopy), które w mierzalnym czasie mogą znajdować się w różnych stanach energetycznych. Większość izotopów nie ma izomerów, jednak niektóre mają ich po kilka. Izomer oznaczamy literą "m" umieszczoną po liczbie masowej np. ^99mTc (technet-99m).

^

Izotony

Jądra o identycznej liczbie neutronów. Przykłady: ³⁷Cl, ³⁸Ar, ³⁹K i ⁴⁰Ca – wszystkie mają po 20 neutronów.

^

Izotopy

Jądra o danej liczbie atomowej (liczbie protonów) lecz o innych liczbach masowych (a więc różniące się liczbą neutronów). Przykład: najbardziej znanymi izotopami uranu są ²³⁸U i ²³⁵U. Izotop może być trwały (stabilny) lub nietrwały (promieniotwórczy).

^

Izotop pochodny

Izotop (trwały lub promieniotwórczy) powstały w wyniku rozpadu innego izotopu promieniotwórczego (radionuklidu macierzystego).

^

Izotop promieniotwórczy (radioizotop)

Izotop ulegający samorzutnym (spontanicznym) rozpadom promieniotwórczym. Promieniotwórczości nie można przyspieszyć, opóźnić ani zahamować. Różne izotopy promieniotwórcze mają (na ogół) różne czasy połowicznego zaniku.

^

Jądro atomowe

Centralna część atomu skupiająca większość jego masy, obdarzona dodatnim ładunkiem elektrycznym. Wszystkie jądra atomowe (oprócz izotopu ¹H wodoru) są zbudowane z protonów i neutronów.

^

Jon

Atom (lub cząsteczka) o niezerowym wypadkowym ładunku elektrycznym - ujemnym lub dodatnim.

^

keV (kiloelektronowolt)

Tysiąc elektronowoltów.

^

Kiur (Ci)

Historyczna jednostka aktywności czyli szybkości rozpadów substancji promieniotwórczej: 1 Ci = 3,7·10¹⁰ s^-1 = 37 miliardów rozpadów na sekundę (w przybliżeniu tyle rozpadów na sekundę zachodzi w 1 gramie radu). W układzie SI jednostką aktywności jest bekerel (Bq) zdefiniowany jako jedna przemiana na sekundę. Tak więc 1 Ci = 37 GBq = 37 000 MBq = 37 000 000 kBq = 37 000 000 000 Bq).

^

Kontaminacja

skażenie.

^

Liczba atomowa

Liczba protonów w jądrach atomowych danego pierwiastka (każdego z jego izotopów).

^

Liczba masowa

Masa podana w jednostkach u definiowanych jako 1 u = 1/12 masy atomu izotopu węgla ¹²C = 1,66·10^-27 kg (z definicji liczba masowa izotopu ¹²C wynosi 12,0000). Ponieważ masy neutronu i protonu są bliskie 1 u, to liczba masowa w pierwszym przybliżeniu jest równa sumie liczb protonów i neutronów w jądrze atomowym. Przykłady: masa cząstki alfa m_a = 4,0015, masa atomu ⁴He m_He = 4,0026, masa atomowa chloru m_Cl=35,4527.

^

Licznik Geigera

Detektor lub układ do zliczania cząstek lub fotonów promieniowania jonizującego. Zazwyczaj jest to wypełniony gazem cylinder, wewnątrz którego umieszczono cienki drut spolaryzowany wysokim napięciem (anoda). Jonizując gaz wewnątrz cylindra cząstka powoduje wyładowanie elektryczne, które można zarejestrować. Spadek napięcia anodowego przerywa wyładowanie i powoduje powrót po upływie określonego czasu martwego do stanu wyjściowego.

^

Licznik scyntylacyjny

Przyrząd do wykrywania i pomiaru promieniowania jonizującego metodą zliczania błysków światła w niektórych materiałach, tzw. scyntylatorach.

^

Medycyna nuklearna

Dziedzina medycyny obejmująca sposoby wykorzystania technik jądrowych (w tym głównie izotopy promieniotwórcze i akceleratory cząstek naładowanych) do leczenia ludzi.

^

MeV (megaelektronowolt)

Milion elektronowoltów. 1MeV = 1 000 keV = 1 000 000 eV

^

Mikrokiur (µCi)

Jednomilionowa część kiura (3,7·10⁴ rozpadów w ciągu sekundy = 3,7·10⁴ Bq).

^

Monitor promieniowania

Przyrząd służący do wykrywania promieniowania lub jego ciągłej rejestracji.

^

Napromieniować

Wystawić obiekt na działanie dowolnego promieniowania.

^

Neutrino

Neutralna elektrycznie cząstka elementarna o znikomej (w porównaniu z elektronem) masie. Uczestniczy w wielu procesach jądrowych, np. w rozpadzie beta.

^

Neutron

Jeden z dwóch nukleonów tworzących jądro atomowe. Nie posiada ładunku elektrycznego. W stanie nie związanym (poza jądrem) jest nietrwały (ulega samorzutnemu rozpadowi).

^

Nukleonika

Dyscyplina naukowa ukierunkowana na badanie, wdrażanie i stosowanie technik jądrowych.

^

Nukleon

Składnik jądra atomowego - proton lub neutron

^

Nuklid

Jędro atomowe istniejące w mierzalnym czasie. Nuklidy mogą różnić się liczbą atomową (różne pierwiastki), masą atomową (różne izotopy tego samego pierwiastka), stanem energetycznym (różne izomery tego samego izotopu).

^

Ochrona radiologiczna

Zapobieganie narażeniu ludzi i skażeniu środowiska, a w przypadku braku możliwości zapobieżenia takim sytuacjom, ograniczenie ich skutków do poziomu tak niskiego, jak tylko jest to rozsądnie osiągalne, przy uwzględnieniu czynników ekonomicznych, społecznych i zdrowotnych.

^

Oddziaływanie silne

Jedno z czterech podstawowych oddziaływań (znamy oddziaływania grawitacyjne, elektromagnetyczne, słabe, silne). Wiąże kwarki za pośrednictwem gluonów. Jest to oddziaływanie krótkozasięgowe.

^

Odkażanie (dekontaminacja)

Usuwanie skażeń promieniotwórczych przez czyszczenie mechaniczne bądź zmycie środkami chemicznymi.

^

Odpady promieniotwórcze

Nie mające zastosowania substancje promieniotwórcze lub materiały skażone tymi substancjami.

^

Osłony

Bariery ochronne, głównie z gęstych materiałów, utrudniające przenikanie promieniowania.

^

Plazma

Stan fizyczny uzyskiwany przez dostarczenie materii bardzo dużej energii (podgrzanie do bardzo wysokiej temperatury), co w zasadzie prowadzi do zwykłego zjonizowania atomów. Jednak ze względu na specyficzne własności mieszaniny jonów i swobodnych elektronów plazmę uznaje się za czwarty stan materii.

^

Promieniotwórczość (radioaktywność)

Spontaniczne, samorzutne przemiany i rozpady nietrwałych jąder, w wyniku których następuje emisja promieniowania jonizującego.

^

Promieniowanie elektromagnetyczne

Rozchodzące się z prędkością światła zmienne pole elektryczne i magnetyczne, np. fale radiowe, mikrofale, światło, nadfiolet, promieniowanie X lub g (gamma).

^

Promieniowanie gamma g

Bardzo przenikliwe promieniowanie elektromagnetyczne powstające w procesach jądrowych, o energii na ogół większej niż energia (też wysokoenergetycznego) promieniowania X powstającego w procesach atomowych.

^

Promieniowanie jonizujące

Promieniowanie zdolne do jonizowania materii czyli wytwarzające jony (bezpośrednio lub pośrednio).

^

Promieniowanie tła

Promieniowanie jonizujące stale obecne w naszym środowisku, którego źródłem są naturalne izotopy promieniotwórcze i promieniowanie kosmiczne. Terminem tym określamy również promieniowanie zarejestrowane, a nie związane z prowadzonym pomiarem.

^

Proton

Jeden z podstawowych składników jądra atomu. Posiada dodatni ładunek elektryczny równy co do wartości bezwzględnej ładunkowi elektronu (ładunkowi elementarnemu). Jego masa jest niewiele mniejsza od masy neutronu. Proton jest jądrem atomowym najlżejszego izotopu wodoru ¹H.

^

Przejście izomeryczne

Przemiana jądrowa polegająca na emisji kwantu gamma bez zmiany liczby atomowej i liczby masowej.

^

Przelicznik

Przyrząd elektroniczny zliczający impulsy np. z detektora G-M.

^

Rad

1. Naturalny pierwiastek promieniotwórczy (symbol Ra, liczba atomowa 88), którego wszystkie znane izotopy są promieniotwórcze.
2. Dawna jednostka dawki. 1 rd = 100 ergów energii promienistej pochłoniętej przez 1 gram materii. W układzie SI jednostką dawki jest grej. 1 rd = 0,01 Gy. 1 Gy = 100 rd.

^

Radioizotop

Zob. izotop promieniotwórczy

^

Radionuklid

Nuklid promieniotwórczy ulegający samorzutnej przemianie jądrowej.

^

Radionuklid macierzysty

Radionuklid, z którego powstaje nuklid pochodny (radioaktywny bądź trwały).

^

Radioterapia

Jeden ze sposobów zwalczania tkanki rakowej metodą naświetlania jej promieniowaniem jonizującym. Nowoczesne metody radioterapeutyczne są oparte o liniowe akceleratory elektronów i innych cząstek naładowanych.

^

Reaktor jądrowy (nuklearny)

Urządzenie, w którym jest inicjowana, podtrzymywana i kontrolowana reakcja rozszczepienia jąder atomowych (np. w celu produkcji energii). Podstawowymi elementami reaktora są: paliwo nuklearne, moderator, osłona, pręty sterujące, układ chłodzenia.

^

Rozpad promieniotwórczy

Proces zmieniający stan jądra promieniotwórczego w wyniku spontanicznej emisji cząstki a, cząstki b , fotonu g lub wychwytu elektronu (z orbit atomowych). Jądro końcowe ma mniejszą energię.

^

Rozszczepienie

Proces podziału ciężkiego jądra atomowego na dwa jądra lżejsze (fragmenty rozszczepienia o porównywalnych masach) z wydzieleniem dużej energii kinetycznej obu fragmentów, emisji neutronów lub emisji promieniowania g. Jeszcze większa energia wydziela się w trakcie reakcji syntezy (fuzji) jąder lekkich.  

^

Równowaga wiekowa

Stan równowagi izotopu macierzystego i izotopu pochodnego, zachodzący wtedy, gdy czas połowicznego zaniku izotopu macierzystego jest większy od czasu połowicznego zaniku izotopu pochodnego. W sytuacji gdy oba izotopy pozostają nie rozdzielone, po pewnym czasie szybkość rozpadu izotopu pochodnego jest równa szybkości jego powstawania. W rezultacie oba izotopy rozpadają się z tą samą prędkością, aż do wyczerpania izotopu macierzystego.

^

Siwert (Sv)

Jednostka równoważnika dawki. Uwzględnia różnice w reakcji tkanek na promieniowanie i odmienność w pochłanianiu różnych rodzajów promieniowania. Dla promieni X i gamma 1 Sv odpowiada 1 Gy.

^

Skażenie radioaktywne

Niepożądana obecność substancji promieniotwórczej.

^

Stabilny

Nie-promieniotwórczy.

^

Stan wzbudzony

Stan o podwyższonej energii. Ponieważ każdy układ fizyczny dąży do minimum energii, to prędzej czy później nadwyżka energii będzie wyemitowana.

^

Synteza jądrowa (fuzja jąder)

Reakcja jądrowa, w której w procesie połączenia dwóch lekkich jąder atomowych powstaje nowe, cięższe jądro. Reakcji syntezy towarzyszy wydzielenie kilku-kilkunastokrotnie większej energii niż reakcji rozszczepienia (co wynika z różnej energii wiązania różnych jąder). Reakcja fuzji zachodzi naturalnie we wnętrzach gwiazd, które stabilnie świecą dopóki nie wyczerpie się zapas najlżejszych jąder (wodór, deuter, tryt), po czym zapadają się i - zależnie od swej masy - gasną albo wybuchają jako nowe lub supernowe (po których pozostają gwiazdy neutronowe). Wybuch nowej/supernowej jest możliwy jeśli masa gwiazdy jest na tyle dużą, że podczas grawitacyjnego zapadania się zostanie wyzwolona ilość energii wystarczająca do zainicjowania reakcji syntezy jąder cięższych niż już "wypalone" jądra najlżejsze 

^

Sztuczna promieniotwórczość

Promieniotwórczość wytwarzana w wyniku reakcji jądrowych, najczęściej przez bombardowanie strumieniami cząstek naładowanych (np. z akceleratorów) lub strumieniami neutronów (np. z reaktorów jądrowych).

^

Transmutacja

Przemiana jednych pierwiastków w drugie w wyniku przemian jądrowych.

^

Wiązka

Skolimowany strumień cząstek (ze źródła izotopowego, akceleratora bądź reaktora), albo fotonów (X lub g). Wiązki cząstek naładowanych (zwłaszcza tych przyspieszanych w akceleratorach) formuje się w odpowiednio ukształtowanych polach elektrycznych i magnetycznych. Wiązki neutronów, innych cząstek  obojętnych elektrycznie i fotonów formuje się kolimatorami tj. absorbentami z otworami.

^

Wielki wybuch

Model powstania i rozwoju Wszechświata, w którym postuluje się, że ze stanu początkowego o znikomych rozmiarach i gigantycznej energii nastąpiło gwałtowne rozprężenie i stygnięcie materii, które doprowadziło do powstania cząstek i atomów.

^

Wychwyt elektronu

Przemiana jądrowa, w której orbitalny elektron wnika do jądra. W wyniku takiej przemiany liczba atomowa maleje o 1 (liczba masowa pozostaje bez zmian).

^

Wychwyt K

Wychwyt przez jądro elektronu orbitalnego z powłoki K.

^

Znacznik

Niewielka ilość izotopu promieniotwórczego wprowadzona do jakiegoś obiektu celem określenia niektórych jego cech (np. znalezienie sposobów przemieszczania się wybranych składników systemu).

^

Źródło izotopowe

Odpowiednio opakowana i zabezpieczona przed powodowaniem skażeń substancja zawierająca izotop promieniotwórczy stosowany w badaniach naukowych, technice lub medycynie.

^