Alfa záření je proud jader hélia ⁴He. Ve vzduchu dokáže urazit jen krátkou vzdálenost a listem papíru nepronikne vůbec. Co když tlak vzduchu (a tedy i jeho hustotu) snížíme? Bude pak alfa záření skrz vzduch pronikat lépe?

Pomůcky

• bezpečný školní zdroj alfa záření
• kuchyňská vakuová nádoba
• detektor radiace Vernier GDX-RAD
• čidlo tlaku Vernier GDX-GP

1. Zapněte detektor radiace a čidlo tlaku plynu.



 

2. Obě čidla vložte do vakuové nádoby. Do vzdálenosti asi 2 cm od mřížky detektoru radiace položte ve vakuové nádobě zdroj alfa záření - zatím zajištěný, aby nic do okolí nevyzařoval.



 

3. Na svém zařízení (Windows, Android, iOS, Chromebook nebo Mac) zapněte Bluetooth.
4. Spusťte zdarma dodávanou aplikaci Vernier Graphical Analysis.
5. Vyberte Měření pomocí senzorů.



 

6. Připojte obě čidla.

    

   

    

7. Po připojení čidla můžete kliknutím na kolečko s písmenem (i) zobrazit podrobnější informace, například stav baterie. V případě, že ve třídě máte více žákovských skupin s identickými čidly, můžete nechat připojené čidlo rozblikat pro jeho snazší identifikaci.

    

   

    

8. Po připojení čidel klikněte na tlačítko HOTOVO. Zobrazí se pracovní plocha se dvěma grafy (radiace, tlak). Vlevo dole je informace o režimu a frekvenci měření - klepněte na ni pro změnu nastavení.

    

   

    

9. Nastavte ruční zastavení měření a frekvenci měření 0,2 vzorku za sekundu (interval mezi měřeními 5 sekund). Potvrďte tlačítkem HOTOVO.

    

   

    

10. Přiklopte víko vakuové nádoby a spusťte měření tlačítkem ZAHÁJIT MĚŘENÍ.

     

    Zdroj alfa záření je nyní v zajištěné poloze, takže žádné alfa částice nevylétávají ven. To, co detektor radiace naměří, je přirozené radiační pozadí záření gama - detektor radiace měří alfa, beta i gama záření a nerozlišuje mezi jednotlivými typy. Nechte měření probíhat po dobu jedné minuty.

    Z grafu níže je vidět jednak nízká hodnota radiačního pozadí, jednak náhodný charakter radiace (během pěti sekund není někdy zachyceno nic, jindy jedna, dvě nebo tři částice).

    

     

11. Přepněte zdroj alfa záření, aby začal vyzařovat alfa částice. Umístěte ho v nádobě opět asi 2 cm od mřížky detektoru radiace. Čidla i zdroj záření můžete zajistit proti posunutí pruhem lepicí pásky - ovšem tak, aby lepicí páska nestála v cestě mezi zdrojem záření a detektorem.

     

12. Spusťte měření. Po zhruba jedné minutě snižte tlak v nádobě na 30 % až 40 % atmosférického tlaku. Nechte několik desítek sekund probíhat měření a poté připuštěním vzduchu do nádoby zvyšte tlak. Takto můžete provést měření při několika různých tlacích.

     

    

     

13. Po ukončení měření zdroj alfa záření opět zajistěte (přepněte tak, aby do okolí nic nevyzařoval).


14. Jednotlivé části grafu můžete označit a zobrazit pro ně podrobnější statistiku kliknutím na ikonku

    Výsledky našeho ukázkového měření shrnuje následující tabulka.

    Alfa záření při různých tlacích
    podíl atmosférického tlaku	průměrný počet záchytů za 5 s
    100 %	3
    33 %	95
    40 %	93
    60 %	58
    80 %	7
    100 %	2

Závěr

Vyčerpáním části vzduchu z vakuové nádoby jsme snížili nejen tlak, ale také hustotu plynu. Alfa částicím tak stálo v cestě v průměru méně překážek v podobě molekul dusíku, kyslíku a dalších složek vzduchu - šance, že alfa částice doletí od zdroje záření až k detektoru, se tím zvýšila. S postupným zvyšováním tlaku (a hustoty) uvnitř nádoby průměrný počet zachycených částic za jednotku času klesal.

Autorem článku je Pavel Böhm