V julijski oddaji razpravljamo o jedrski fiziki in filmskih maratonih.

Znanstveni recept N°4

PIKAPOLONICA NA FUZBAL PLACU, DRUGI DEL

Dobrodošli v še drugem in zadnjem delu prispevka o jedrski fiziki, ki vam je prejšnji mesec burila ušesa. Atome sem vam razlagala kot del učenja za popravni izpit, ki pa sem ga v tem času že uspešno opravila. A nič za to, delci so zanimivi in v jedrsko fiziko se lahko poglabljamo tudi sredi poletja, preko radijskih valov. 

Jedro torej. Vemo, da se praktično vsa masa atoma skriva v jedru. Maso izračunamo preko relativne atomske mase, taisti podatek pa lahko uporabimo tudi za izračun velikosti jedra. Polmer jedra izračunamo z množenjem relativne atomske mase pod tretjim korenom s konstanto R nič, ki je ocena polmera vodikovega jedra. Vodikovo jedro je dom le enemu protonu, zato je njegova prisotnost v enačbi upravičena in celo zaželena. Konstanta R nič znaša 1 cela 1 femtometra, torej 1 cela 1 krat 10 na minus 15 metrov.

Ko je polmer izračunan in ko se končno spomnimo enačbe za volumen krogle, lahko izračunamo še gostoto jedrske snovi. Ulomek z maso v števcu in prostornino v imenovalcu se na koncu izoblikuje v ličnih 3 celih nič krat 10 na 17 kilograma na kubični meter. Za predstavo mi učbenik postreže z lično primerjavo: evrski kovanec, ki sicer tehta 7 celih 5 grama, bi imel, če bi bila njegova gostota enaka gostoti jedra, kar 23 krat 10 na 10 kilogramov. Učbenik še ni končal s svojim nastopom: to je masa enakovredna masi polovice človeštva.

Še en pojav, nanašajoč se na jedra, so izotopi. Kemijsko gledano so si vsi izotopi zelo, zelo podobni, in to zato, ker se elektronska ovojnica nič ne spreminja, en nevtron gor ali dol. Tudi število protonov se ne spreminja. Čeprav variira samo število nevtronov, to za sabo potegne še vrednost drugih merljivih lastnosti: relativno atomsko maso in obstojnost v naravi, čemur na kratko rečemo stabilnost. Relativna atomska masa naravnega elementa je dejansko samo izračunana povprečna vrednost mas izotopov. 

Ampak tudi računanje povprečja ni tako preprosto, saj se upošteva zastopanost posameznega izotopa v naravi. Nekateri so bolj pogosti, nekateri manj. Za primer poglejmo izotope vodika. OG, najbolj pogost izotop je protij. Protij ima samo en proton in elektron. Nevtrona nima. Njegova masa je približno 1. Naslednji izotop je devterij, v jedru ima en proton in en nevtron. Njegova masa je, grobo rečeno, še enkrat večja od mase protija. Tritij je izotop, ki ima v jedru proton in dva nevtrona. Njegova masa je dvakrat večja od mase protija. V naravnem vodiku je protija 99 celih 985 odstotka. Nič celih nič 15 odstotkov je devterija, tritija je pa tako zelo malo, da ga sploh ne upoštevamo. Vzrok za njegovo redkost je kratka razpolovna doba. V njegovem primeru ta znaša 12 let. Morda se nam 12 let zdi prav spodobna, ne prekratka doba. Vendar je to le drobec časa v primerjavi z razpolovno dobo ogljika, po kateri določamo starost prastarih artefaktov. Zdaj se zdi, da je 12 let res zelo malo.

Čas teče kar hitro. Pisanje članka nadaljujem dva tedna pozneje in zdaj že dobro vem, kako je s popravnim izpitom. V sredo sem šla v gledališče, v Dramo, gledat Komarje. Predstava se zdi fizikalno kar dobro podučena. Godi se na desetega septembra dan, leta 2008. V Ženevi v Švici se takrat prvič zažene trkalnik z namenom potrditi obstoj Higgsovega bozona, delca, ki naj bi nekaterim delcem dajal maso. Verjetnost za uspeh želenega trka je majhna, zelo majhna. Poskus spodleti, ker se segrejejo magneti in tekočina izpari. Ker plin zavzema več prostora kot kapljevina, pride do nekakšne eksplozije, ki to ni. Plin se izgubi v zemljo nad sabo, magnete je treba spravit na en kup. Če je vse to res, ne vem. Mogoče je samo zgodba, gledališka predstava. In ne, ne bom šla guglat 10. septembra 2008, ker želim živeti v nevednosti. 

Zakaj omenjam gledališče? Odgovor je trkalnik. Jedrske reakcije so pojavi, pri katerih se spremeni atomsko jedro. Jedrske reakcije lahko povzročimo, poznamo pa več vrst: trke, zlivanje jeder oziroma fuzijo in jedrno cepitev oziroma fizijo. Opozorilo: ne poskušajte tega sami doma. Lahko pa se zgodijo tudi spontano, čemur pravimo razpadi oziroma naravna radioaktivnost. To delimo na več podvrst: na alfa-, beta- in gamarazpade ter na razpade oziroma cepitve težkih jeder. 

Da pride do trka, potrebujemo puščico in tarčo. Žogo in gol. Žoga je ponavadi jedro ali kakšen drug delec, ki mora biti dovolj hiter ali spreten, da lahko kljub odbojni električni sili doseže gol. Pri povzročenih jedrskih reakcijah je gol ponavadi neko mirujoče, težje jedro. Po uspešnem trku nastanejo produkti: jedro se spremeni v drugačna jedra ali druge delce, zraven pa nastanejo še svetloba, toplota in tako naprej. Pri tem velja še cel kup ohranitvenih zakonov.

Za razliko od namenske cepitve pri razpadu jedro dobesedno razpade v druge delce, kar se zgodi spontano. Naravna radioaktivnost je eksotermna reakcija, torej sprošča energijo, nestabilno jedro pa razpade na neko bolj stabilno jedro in dodatne delce. Začnimo z razpadom alfa. Če je jedro nestabilno, ker je jedrska sila manjša od električne odbojne sile, potem se jedro lahko stabilizira z razpadom alfa, ki poteka tako, da jedro odda en alfadelec. Ta vsebuje dva protona in dva nevtrona. Bejsikli je enak helijevemu jedru. Zaznamo ga lahko kot alfasevanje, novonastalo jedro pa je nov element, katerega masnemu številu odštejemo 4, vrstnemu pa 2.

Za primer si izberimo alfarazpad izotopa urana. Vrstno število urana je 92, masno pa 238. Masnemu številu odštejemo 4, dobimo 234, vrstnemu pa 2, dobimo 90. Pogledamo, kateri element v periodnem sistemu ima vrstno število 90. Gre za torij, situacijo po razpadu pa zapišemo kot torij plus alfadelec. 

Naslednji razpad je razpad beta, pri čemer poznamo dva primera: razpad beta plus in razpad beta minus, ki je pogostejši. Razpad beta plus je razpad protona na nevtron, pozitron in nevtrino. Pozitron je antidelec elektrona – ima enako maso, a nasproten naboj. Nevtrino je majhen delec brez električnega naboja. Pomembnejši je torej razpad beta minus, ki pomeni razpad nevtrona na proton, elektron in antinevtrino, ki je antidelec nevtrina. Razpad torej zapišemo kot jedro X, ki se razdeli na novo jedro Y, ki je po vrstnem številu naslednje v periodnem sistemu, masno število ostane enako, plus en elektron plus en antinevtrino.

Razpad beta minus izotopa ogljika z vrstnim številom 6 in masnim številom 14 bi zapisali kot element, ki ima za ena večje vrstno število, to je dušik z vrstnim številom 7, masno število ostane 14, plus en elektron plus en antinevtrino.

Tretji in zadnji razpad imenujemo gama. Pri razpadu gama se jedro začuda ne spremeni. Namesto tega jedro preide iz višjega vzbujenega stanja v nižje. Med prehajanjem odda foton z neko valovno dolžino, ki mu lahko rečemo kar visokoenergijski gamažarek. Predstavljajte si, da je jedro Janezek, ki ima poln mehur. Janezek je zelo napet, v višjem vzbujenem stanju. Potem pa gre Janezek na potrebo, odda visokoenergijski gamažarek in pride nazaj pomirjen, v nižjem vzbujenem stanju. 

Razpad gama je pogosto le spremljevalec ostalih jedrskih razpadov, in sicer zato, ker se po jedrskih reakcijah jedra pogosto nahajajo v vzbujenem stanju. Za primer se ustavimo pri izotopu kobalta, ki je pravkar preko betarazpada razpadel v nikelj, ki je sedaj v vzbujenem stanju. Gamarazpad zapišemo tako, da prepišemo simbol, masno in vrstno število elementa ter mu pripišemo še plus in grško črko gama.

Plus to in plus ono in ta prispevek še kar naprej razpada na podrobnosti. Pred koncem bi se ustavila še pri dveh podobnih besedah z nasprotnima pomenoma. To sta fuzija in fizija. Fizija ali cepitev jeder je jedrska reakcija, pri kateri iz enega težjega jedra nastaneta najmanj dve lažji jedri, lahko tudi več. Pomembno je, da je vsota masnih in vrstnih števil produktov enaka masnemu in vrstnemu številu začetnega jedra. Dandanes nas zanimajo predvsem verižne reakcije, ki jih uporabljamo tudi v jedrskih elektrarnah. Nekatera jedra so za to bolj primerna, druga manj. 

Fuzija pa, čeprav je samo ena črka razlike, pomeni ravno obraten proces: zlivanje jeder. Reakcija, pri kateri se lažja jedra zlivajo v težja. Da se to zgodi, morajo biti jedra dovolj časa dovolj blizu, da jih pritegne jedrska sila. Morajo imeti dovolj energije, predvsem veliko kinetično energije, temperatura snovi mora biti dovolj visoka. Pogoji so primerni na Soncu in v drugih zvezdah, ki na ta način dobivajo svojo energijo. 

Jedra razpadajo in ne znamo napovedati, kdaj se bo razpad zgodil. Razpad je naključje. Kar pa lahko izračunamo, je, kolikšen delež množice nestabilnih jeder razpade v kakšnem časovnem intervalu. Rezultat je enačba za razpolovni čas, ki nam pove, v kolikem času se število jeder prepolovi. Potem, kdaj se prepolovi polovica. In kdaj polovica polovice. 

S tem zaključujem četrti znanstveni recept in vam želim lepo, dolgo poletje. Ko se boste sončili in ko vam bo vroče, pa se le spomnite, preko katerih jedrskih reakcij Sonce pridobiva svojo energijo.

Za izpit iz fizike je atome raziskovala Lena.

DIJAŠKI KULTURNIK

Skratka, Julij me je prosil, da prevzamem tudi julijski izvod Dijaškega kulturnika. Julij je mojster v tej rubriki, zdi se, da vedno ve, kaj kdaj kje s kom in v sklopu česa se dogaja. Do mene tovrstne informacije prihajajo bolj počasi, zato sem se odločila, da bom rubriko priredila malo po svoje. Samo danes seveda, potem bo rubrika spet na varnem pri Juliju. Da ne zanemarim prvotnega poslanstva Dijaškega kulturnika, sem vseeno našla nekaj zanimivih dogodkov.

V torek, 28. julija, lahko ob osmih zvečer na Placu ujamete film Preiskava državljana onkraj vsakega sumničenja, ki je četrta in zadnja projekcija sklopa tako imenovanih italijanskih giallo filmov, torej italijanskih rumenih filmov.

Dijaški denarnici prijazna Kinoteka je sicer julija zaprta, bodo pa od šestega do dvaindvajsetega avgusta vsakovečerne projekcije na Muzejski ploščadi. Prvi na vrsti bo francoski film Moje male ljubice, ki sem ga gledala v sklopu letošnjega Frankofonskega festivala. Priporočam!

Kinodvor poleti ni zaspal, pravzaprav vsak večer preverja, da so zvezde še na nebu. Govorim seveda o Kinu pod zvezdami, ki vas na Ljubljanskem gradu vsak večer pričakuje od pol desetih do konca filma. Danes lahko ujamete Tujca, ki je bil na Frankofonskem festivalu razprodan in ga kljub babičinim pozitivnim povratnim informacijam še nisem gledala, ob tem pa sta na sporedu še dve premieri in nekaj filmov z rednega sporeda. Če suhe in pripravljene stole ogrozi slabo vreme, bo Kinodvor to objavil na Instagramu in na spletni strani. Obveščeni zagotovo boste!

Tudi Kino pod stropom, OG Kinodvor poleti ne samuje, projekcije so redne in raznolike. Drugega avgusta lahko ob sedmih zvečer ujamete projekcijo filma Sirat za zamudnike. Tega sem gledala s prijateljico na Liffu, ko je Kino Šiška za kratek čas dejansko prakticiral svoje ime. Obe s prijateljico sva bili in sva še vedno travmatizirani. Prvo polovico sem mislila, da je to moj novi najljubši film, med drugo polovico sem zapustila svoje telo. Pa ne v dobrem smislu.

To je to od uradnih dogodkov. Pregledala sem še nekaj nahajališč kulture, ampak se sredi počitnic itak nč ne dogaja, ker so vsi na dopustu. Kot pričakovano, se bo začelo dogajati šele konec avgusta. Obveščali vas bomo torej v avgustovski oddaji. 

To pomeni, da si zdaj lahko vzamem vrstice za svoja zanimanja. Moje sanjsko poletje je sestavljeno predvsem iz filmov. Kavč in ekran, to je vse, kar potrebujem. V štirih dneh sem pogledala enajst filmov, plus še dve nogometni tekmi. Mimogrede, navijala sem za Francijo. Teh enajst filmov si ni sledilo po nikakršnem logičnem zaporedju. Če vas zanima ali ne, gledala sem Furioso, sedmi del Hitrih in drznih pa filme Ona, Somrak, Otok psov, Pokliči me po svojem imenu, Ritem norosti, Spielbergovo Žrelo, Nevarni gradbinec, Scott Pilgrim in Predstava o tebi. Kaj hočem s tem povedati? To, da filmov ni treba gledati v zdravorazumskem redu. Filme lahko gledaš kaotično, vihravo in nepravilno. Koga briga, če si najprej gledal evropski art film in potem film Jasona Stathama. 

Skratka, moj hot take je, da filmi na filmskem maratonu ne rabijo biti v premišljenem, logičnem zaporedju. Pravzaprav se mi zdi, da filmski maraton sploh ne potrebuje ne zaporedja, ne logike, ne misli. Ena najbolj bednih stvari pri filmskih večerih in ciklih je to, da če jih že organiziraš, moraš vedeti, kaj boš ljudem pokazal. In potem, ko premlevaš in stresaš glavo in gruntaš, če ti filmi pašejo skupaj, če je to v redu spored ali damo tega pred tistega, ali pa tega raje na začetek in tistega na konec. Ta del je sicer še zabaven, ker dejansko uporabljaš možgane. Congratulations, organiziral si svoj sanjski filmski maraton. Potem pa klikneš play in se usedeš in ugotoviš, da si vse te filme že pogledal in da ti je dolgčas in da poznaš tudi vse skrivne povezave – seveda, če si se jih pa sam spomnil. Zato je to bedno. Je pa res, da izključujem primere, ko filmski cikel organizira nekdo drug.

Ne vem, če tale kulturnik zveni kot dopolnjena celota. Če želite še kakšna filmska priporočila, postôkite moj Letterboxd profil, kličem se skarabej, vse z malimi. Po moje me ni težko najti.

Želim vam še dolge počitnice, pa da se slišimo v avgustovskih Dijakobincih. Lepo se mejte, dobro jejte in čim več filmov poglejte!