最先端の物理学
放射性と崩壊様式
不安定核の集団が崩壊する様子を見て、指数則 と半減期 を確かめ、個々のランダムな崩壊が滑らかな平均を形作ることを観察します。
⚠ 電離放射線は目に見えず累積します。実際の線源は認可施設で遮蔽・距離・時間制限・線量計バッジを用いてのみ扱います。
器具
- 崩壊事象を伴う親核集団の 3D モデル
- スライダー「パラメータ」「物理パラメータ」（崩壊率）
- 統計ゆらぎ用スライダー「ノイズ」
- 「時間実行」コントロール
手順
半減期を測る
既定パラメータで時間発展を始め、親核の数が減るのを観察します。N が 、次に を横切る時刻を記録します。等しい比には等しい時間がかかります — の定義的性質です。
λ と放射能を求める
測った から と、二時点での放射能 を計算します。A が N と同じ割合で減ることを確認します — 放射能は生存する核数に比例します。
ランダム性を探る
ノイズスライダーを上げて再実行すると、個々の崩壊が平均曲線のまわりで不規則に見えます。次に崩壊率パラメータを変え、測る前に新しい半減期を予測します — λ が大きいほど崩壊は速く、 です。
シミュレーション
実験の歴史
アンリ・ベクレルは1896年、暗い引き出しの中でウラン塩が写真乾板を感光させたことから放射能を発見しました — 燐光は不要でした。マリとピエール・キュリーは1898年までにポロニウムとラジウムを分離し、元素が自ら変化することを示しました。「放射能」という語はマリによるものです。
アーネスト・ラザフォードとフレデリック・ソディは1902–03年頃、この現象を統計的崩壊則に従う元素の変換として説明し、ラザフォードは α、β、後に γ 線を分類しました。一定の半減期を持つ指数則は核物理学の時計となり — 岩石の年代測定、医療線量の校正、宇宙探査機への給電に使われています。