WEBVTT Kind: captions; Language: fi

1
00:00:00.000 --> 00:00:05.520
Katsotaan tällä videolla erästä tunneloinnin sovellusta, alfahajoamista.

2
00:00:05.520 --> 00:00:10.920
Tässä meillä nimittäin on polonium 211 - ydin,

3
00:00:10.920 --> 00:00:16.290
jossa on 84 protonia ja 127 neutronia.

4
00:00:16.290 --> 00:00:22.200
Tämä ydin on radioaktiivinen ja hajoaa alfahajoamisella alfahiukkasiksi

5
00:00:22.200 --> 00:00:26.750
ja lyijy 207:ksi.

6
00:00:26.750 --> 00:00:32.390
Tämä alfahiukkanenhan on hyvin stabiili atomin ydin, jossa on kaksi protonia

7
00:00:32.390 --> 00:00:37.550
ja kaksi neutronia. Tämän ytimen hajoamisen eräs puoliintumisaika

8
00:00:37.550 --> 00:00:43.310
on reilut puoli sekuntia, joten polonium 211-ydin siis pysyy kasassa

9
00:00:43.310 --> 00:00:48.500
keskimäärin puoli sekuntia ennen hajoamistaan.

10
00:00:48.500 --> 00:00:54.560
Vaikka atomin ydin oikeasti on melko kompleksinen monihiukkassysteemi,

11
00:00:54.560 --> 00:01:00.170
voimme reippaasti tarkastella yhtä alfahiukkasta ytimen sisällä olevana

12
00:01:00.170 --> 00:01:04.970
erillisenä vähän ikään kuin itsenäisenä hiukkasena.

13
00:01:04.970 --> 00:01:10.750
Tämä kuva siten esittää tällaisen allfahiukkasen energiaa.

14
00:01:10.750 --> 00:01:15.550
Sininen käyrä potentiaalienergiaa eli alkujaan alfahiukkanen

15
00:01:15.550 --> 00:01:20.530
on kaikkein mieluiten täällä ytimen läheisyydessä. Sitten

16
00:01:20.530 --> 00:01:24.970
on potentiaalivalli jonka jälkeen potentiaalienergia

17
00:01:24.970 --> 00:01:29.750
hyvin kaukana ytimestä lähestyy nollaa.

18
00:01:29.750 --> 00:01:35.870
Alussa tämä alfahiukkanen on osa poloniumin ydintä sitoutunut

19
00:01:35.870 --> 00:01:40.940
tänne ytimen sisään sen kokonaisenergian eli tämän punaisen käyrän

20
00:01:40.940 --> 00:01:46.250
ollessa pienempi kun potentiaalivallin korkeus.

21
00:01:46.250 --> 00:01:51.860
Klassisesti alfahiukkanen ei siis koskaan voisi päästä karkaamaan

22
00:01:51.860 --> 00:01:56.390
ytimestä, mutta koska kyseessä on kvanttimekaaninen

23
00:01:56.390 --> 00:02:01.340
systeemi niin käykin näin. Ajan kuluessa

24
00:02:01.340 --> 00:02:06.170
alfahiukkanen voi tunneloitua ytimestä ulos

25
00:02:06.170 --> 00:02:11.240
ja lähteä karkuun. Tunneloituminen on siis syy ja mekanismi

26
00:02:11.240 --> 00:02:16.370
radioaktiivinen hajoaminen sen seuraus ja jäljelle jää tänne

27
00:02:16.370 --> 00:02:21.250
stabiili lyijy 207.

28
00:02:21.250 --> 00:02:26.140
Ja koska tunneloitumisessa keskeistä on todennäköisyydet

29
00:02:26.140 --> 00:02:30.760
niin jos toistamme simulaation aloittamalla aina polonium

30
00:02:30.760 --> 00:02:35.350
211-ytimestä uudestaan niin alfahajoaminen tapahtuu

31
00:02:35.350 --> 00:02:41.320
satunnaisen ajan päästä. Joskus ydin hajoaa pian ja

32
00:02:41.320 --> 00:02:45.250
joskus taas myöhemmin ja

33
00:02:45.250 --> 00:02:49.390
kun näitä hajoamisaikoja mittaa niin niiden keskiarvo on

34
00:02:49.390 --> 00:02:54.250
juurikin verrannollinen tähän puoliintumisaikaan.

35
00:02:54.250 --> 00:02:59.110
No tässä yhteydessä saattaa herätä kysymys että mistäpä se ydin tietää

36
00:02:59.110 --> 00:03:04.150
milloin kello käynistetään ja mistä hetkestä tunneloituminen ikäänkuin alkaa.

37
00:03:04.150 --> 00:03:09.220
No vastaus on, että eipätoki mistään. Todennäköisyys

38
00:03:09.220 --> 00:03:13.720
tunneloitumiselle ja radioaktiiviselle hajoamiselle on nimittäin jokaisella

39
00:03:13.720 --> 00:03:18.000
tietyn pituisella aikavälillä yhtä suuri.

40
00:03:18.000 --> 00:03:22.590
Siten jos polonium 211-ytimiä on kasapäin niin jokainen

41
00:03:22.590 --> 00:03:27.480
ydin on jokaisena lyhyenä hetkenä yhtä suuressa vaarassa hajota,

42
00:03:27.480 --> 00:03:31.950
mutta keskimäärin puolet tietyllä hetkellä jäljellä

43
00:03:31.950 --> 00:03:36.480
olevista polonium 211-ytimistä hajoavat puolen sekunnin sisällä, puolet

44
00:03:36.480 --> 00:03:41.250
sen jälkeen ainakin jossain vaiheessa.