방사능활동 – 우리 모두는 그것에 대해 들어봤고, 우리는 그것을 이해한다고 생각하지만, 우리는 정말로 그것을 알고 있습니까? 생각하면 할수록 우리가 방사능이라고 부르는 것의 전체적인 성질은 매우 신비롭고 사실 거의 이해가 되지 않습니다. 하지만 다시 양자 현상이므로 놀라운 일이 아닐 수 없습니다!
두 가지 경험 법칙부터 시작하겠습니다. 첫 번째 경험 법칙은 불안정한 구성이 시간이 지남에 따라 더 안정되는 경향이 있다는 것입니다. 일반적인 예는 끝 부분에 균형이 잡힌 연필입니다(뾰족한 리드 비트). 상기 연필은 불안정하여 넘어져 보다 안정된 상태를 달성한다.
두 번째 경험 법칙은 이것이 발생하는 정확한 순간(불안정한 상태에서 안정적인 상태로 전환)은 예측할 수 없는 경향이 있다는 것입니다. 밸런싱 펜슬의 경우 처음 1/100초, 또는 마지막 1/10초, 심지어 1초 또는 10초, 또는 모든 것이 제대로 된 경우 더 오래 동안 흔들리기 시작할 수 있습니다. . 또 다른 예는 내가 사용한 키티 깔짚과 새 씨 껍질을 정원 잎에 버린 것입니다(덮개와 궁극적으로 비료 역할을 함). 잎사귀에 내 던지기 중 일부는 잎사귀에 약간의 조각이 떨어지는 결과를 가져옵니다. 나는 이것이 불안정한 상황이라는 것을 알고 있기 때문에 그것에 대해 걱정하지 않습니다. 조만간 내가 예측할 수 있는 범위를 넘어서 빗방울이나 돌풍, 벌레에 영향을 미치면 이러한 조각이 제거되고 궁극적으로 땅과 안정에 도달할 것입니다.
왜 방사능이 전혀? 전반적으로, 일반적으로 원자핵(중성자와 양성자)의 모든 것을 함께 유지하려는 강한 핵력과 물체를 밀어내려는 양성자의 정전기적 양전하 사이에는 균형이 있습니다. 그러나 불균형이 발생하는 상태에 도달할 수 있습니다. 그런 다음 강력한 핵력이 더 이상 모든 것을 하나의 큰 행복한 핵 가족으로 함께 유지하기에 충분하지 않기 때문에 상황은 결국 ‘똥’이 됩니다.
나는 방사능이 존재하거나 방사능 붕괴가 관찰된 물리적 과정이며 정의된 수학적 진행을 따른다는 점에 이의를 제기하지 않습니다. 그것은 일어난다 – 그러나 왜?
미스터리 번호 1은 우리가 방사성이라고 부르는 것(예를 들어, 물질 X라고 부를 수있는 덩어리)이 분해되거나 붕괴되는 이유입니다. 제 말은, 여기에 물질 X의 원자가 있습니다. 그것은 불안정합니다. 그것은 결국 방사성이 아닌 어떤 것으로 붕괴될 것이고 따라서 안정된 어떤 것으로 될 것입니다. 그러나 이 불안정한 물질 X 원자는 붕괴되기 전에 아마도 마이크로초 동안만 존재할 수 있지만 불안정한 상태로 1년, 10년, 수백, 수천, 수백만 또는 심지어 수십억 년 동안 지속되다가 갑자기 사라질 수 있습니다. 그 과정에서 알파 입자, 베타 입자 또는 감마선을 방출하는 ‘푸핑’ 및 쇠퇴. 그 특정 순간을 ‘멍청한’ 순간으로 만든 이유는 무엇입니까? 바로 그 순간에 그 이전의 모든 순간과 무엇이 다른가? 인과관계가 있어야 합니다. 물리학은 원인과 결과의 원리에 기초합니다. 아마도 불안정한 원자의 핵에 무언가가 탈출을 시도하지만 그렇게 할 에너지가 부족하지만 결국 양자 터널링을 통해 성공하거나 원자가 우연히 알 수 없는 형태의 물질(아마도 ‘암흑 물질’)의 영향을 받는 것일 수 있습니다. 분열 또는 부패를 유발합니다.
‘똥’ 순간에 영향을 줄 수 있는 일이 있습니까? 그렇다면 아마도 우리는 ‘똥’에 대한 원인을 알고 있을 것입니다. 물질 X의 덩어리를 가지고(아마도 물질 X의 단 하나의 원자를 조작하는 것은 기술적으로 너무 어려울 것입니다) ‘멍청한’ 순간의 비율을 측정합니다. 분당 하나의 ‘똥’이라고 말하십시오. 이제 그 비율을 변경해 보십시오. Substance X의 덩어리를 가져다가 흔들고, 굽고, 끓이고, 얼고, 망치질하고, 가루로 만들고, TNT로 부풀리고, 어둠 속에 두거나 빛을 비추고, 산에 담그거나 다른 방법으로 담글 수 있습니다. 그것과 화학적으로 반응하고, 강한 자기장에 놓거나 원심 분리기에서 회전시키고, 우주 공간으로 쏘면 그 ‘멍청한’ 순간을 한 획도 바꾸지 못할 것입니다. 그렇다면 이러한 완전히 예측할 수 없는 ‘똥’ 순간의 원인은 무엇입니까? 그것은 확실히 일상적이고 일반적인 물리적 또는 화학적 과정이 아닙니다.
미스터리 번호 2는 방사성 붕괴가 반감기 방정식(반감기는 모든 방사성 물질에 고유함)으로 알려진 수학 방정식의 곡조에 따라 진행된다는 것입니다. 그것은 일어난다. 다시, 왜?
방사성 붕괴는 반감기로 측정됩니다. 안정된 상태로 붕괴하는 데 존재하는 불안정한 방사능의 1/2이 걸리는 시간. 따라서 1000개의 방사성 원자로 시작합니다. 1단위 시간 후에 500개의 방사성 원자를 갖게 됩니다. 한 단위 시간 후에 250개의 방사성 원자가 남게 됩니다(및 750개의 안정한 원자). 시간 단위를 한 번 더 늘리면 125개의 방사성 원자가 표시됩니다. (다음 단원이 흥미로워집니다. 62개 또는 63개의 원자가 ‘펑’할 것입니까?) 어떻게 든 원자는 어떻게 든 시계가 있고 붕괴 시점과 붕괴 시점을 알고 있는 것과 같습니다. 한 단위의 시간이 경과하고 500개의 원자가 ‘펑’하기 직전에 한 원자가 어떻게든 스스로 생각할까요? 그렇지 않으면 정확한 수학적 반감기 사과 카트를 뒤엎을 거야!” 내 말은 마치 불안정한(방사성) 원자핵이 동료 무리와 함께 있을 때 붕괴할 차례를 알고 있는 것과 같습니다.
나는 당신이 1000개의 방사성 물질 X 원자를 가지고 있고 그것들(원자들)은 수학자가 아니고 계산할 수 없기 때문에 붕괴를 예상할 것이라고 생각했을 것입니다. 공식. 내 말은, 처음 500개의 원자가 한 단위 시간 안에 붕괴한다고 말합니다. 따라서 두 번째 500개의 원자가 다음 단위 시간에 붕괴된다는 것이 말이 되지 않습니까? 또는 상황이 정말 무작위적이고 예측할 수 없으며 원인과 결과가 없다면 10개의 원자가 한 단위 시간에 ‘펑’하고 두 번째 단위에 또 다른 50개, 세 번째 단위에 7개, 그런 다음 많은 ‘펑’ 소리가 날 수 있습니다. , 시간의 네 번째 단위에 103의 가치가 있다고 가정합니다. 시간의 5분의 1에 불과할 수도 있습니다. 아니요, 여기서 이상한 일이 벌어지고 있습니다. 그 중 하나 또는 아마도 당신은 지능적이고 의사 소통하며 모든 것을 알고있는 불안정한 핵을 가정해야 할 것입니다. 이 대화를 설명이라고 상상해 보십시오. 제인: “안녕 클라이브”. 클라이브: “안녕 제인”. Jane: “Clive를 보세요. 이 반감기 관계를 동기화하려면 우리 중 하나가 지금 ‘똥’해야 합니다.” Clive: 괜찮아요 Jane, 제가 ‘똥’ 가겠습니다 – 나중에 봐요” Jane: “고마워요!” 물론 위의 대화는 누구도 진지하게 받아들일 수 있는 대화가 아닙니다!
1000개의 탁구공이 담긴 양동이가 있고 한 번에 하나씩 꺼낸다고 가정해 보겠습니다. 분명히 당신은 방사성 붕괴의 반감기 수학과 유사한 것으로 끝나지 않을 것입니다. 그렇지 않을 가능성이 더 높지만 그것은 간단한 방정식이 될 것입니다. – 탁구공 하나는 단위 시간마다 부패하고(양동이에서 제거됨) 1000 단위 시간 후에 양동이는 비어 있을 것입니다(피곤하지 않다고 가정) , 이 경우 1000 시간 단위보다 약간 더 클 수 있음)!
어쨌든, 물질 X의 1000개 원자의 반감기 붕괴로 돌아가서. 0시간 단위에서 우리는 1000개의 방사성 원자를 가지고 있습니다. 1시간 단위 후, 그것은 500개의 방사성 원자입니다. 2시간 단위 후에는 250개의 방사성 원자입니다. 3시간 단위 후에는 125개의 방사성 원자입니다. 네 시간 단위 후에 우리는 62 또는 63개의 방사성 원자를 남겼습니다. 5개의 시간 단위 후에 그것은 31개 또는 32개의 방사성 원자입니다. 6시간 단위 후에는 15~16개의 불안정한 원자만 남습니다. 7시간 단위 후에 우리는 7 또는 8개의 방사성 원자로 줄어듭니다. 8시간 단위 후에는 고독한 3개 또는 4개의 방사성 원자입니다. 9개의 시간 단위가 지나면 1 또는 2개만 남습니다. 10시간 단위 후에는 없음 또는 하나입니다. 11시간 단위 이후에는 1000개의 안정적인 원자가 있고 이전 Substance X의 불안정한 원자는 없습니다. 따라서 이 경우 100% 안정성까지 최대 11시간 단위입니다. 방사성 물질의 1/2이 특정 시간 단위에 붕괴되고 남은 것의 1/2도 다음 시간 단위에 붕괴되는 식이라는 수학을 고려할 때 예측 가능합니다.
이 반감기 관계를 설명하기 위해 주어진 비유가 있습니다. (다소 큰) 방에 1000명의 인간이 있다고 상상해 보십시오. 각 인간에게는 표준 동전이 주어집니다. “뒤집기”라는 단어에서 각 인간은 동전을 던집니다. 머리라면 방을 나간다. 그것이 꼬리라면 그들은 남아 있습니다. 분명히, 한 번의 뒤집기 후에 인간의 절반이 떠납니다. 그런 다음 누군가가 다시 “뒤집기”라고 말하고 역사는 반복됩니다. 당신이 떠나는 머리; 당신이 머물 꼬리. 물론 두 번째 라운드 이후에 750명의 인간이 방을 떠났습니다(썩은 상태). 3라운드 “뒤집기” 후 875명의 인간이 떠났습니다.
이것은 인간이 방사성 원자와 동등하다는 유효한 비유입니까? 동전 던지기(앞면 또는 뒷면)는 ‘똥’ 대 ‘똥이 아닌 것’을 나타내며 방을 나가는 것은 부패 상태입니까? 거의 ~ 아니다! 첫째, 첫 번째 컬링 후에 방에 남아 있는 모든 사람들이 차를 마시도록 그 운동을 구성할 수 있습니다. 이 운동은 18 유닛 이후(긴 티타임이었음)가 될 때까지 두 번째 컬링(두 번째 ‘뒤집기’)을 수행하지 않았습니다. 그런 다음 나머지 250개는 점심을 먹기 위해 중단되었으며 추가 38단위 시간이 경과할 때까지 재개되지 않았습니다. 물론 그때는 애프터눈 티를 마실 시간이었습니다. 단위 시간당 50% 다운과 아웃의 관계가 제대로 그리고 진정으로 깨졌음을 알 수 있습니다!
또한, 인간의 운동 유추에는 정상적인 방사성 붕괴에는 없는 ‘필수’ 요소가 있습니다. 연습에서 당신은 동전을 ‘반드시’ 가지고 있어야 합니다. 뒤집어야 합니다. 머리를 뒤집는 등의 경우에는 ‘반드시’ 방을 떠나야 합니다. 규정은 분명합니다. 실제 방사성 붕괴를 조절하는 것은 분명하지 않습니다.
방사능은 논리적으로 거의 의미가 없습니다. 그렇다면 숨겨진 또는 실제 메시지 또는 의미는 무엇입니까? 한 사람의 행동이 많은 사람들의 행동과 얼마나 극명한 대조를 이루는지에 대한 또 다른 예가 있는 것 같습니다(생각해보면 인간 집단으로 쉽게 외삽될 수 있습니다!). 하나의 원자가 집단 폭도의 일부인 경우 미친 군중과 함께 가야 합니다. 원자가 외롭다면, 그것은 아주 좋아하는 것은 무엇이든 할 수 있습니다. 1000개의 물질 X 원자의 개체군은 최대 11시간 u에 완전히 붕괴됩니다. 니트. 그러나 하나의 Substance X 원자에는 그러한 붕괴 확실성이 적용되지 않습니다. 그것은 세 시간 단위로 쇠퇴하거나 운명과 함께 ‘펑’하기 전에 300~300시간 동안 지속될 수 있습니다. 미리 예측할 수 없었습니다. 11시간 단위 내에 ‘똥’을 하며 목숨을 걸면 위험하고 어리석은 일입니다!
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그렇다면 어떤 종류의 이상한 과정이 한 단위 시간에 1000개의 물질 X 원자 중 500개를 ‘푸핑’할 수 있지만 다음 동일한 시간 단위에서 나머지 500개 원자 중 250개 원자에만 영향을 미칠 수 있습니까? 젠장 – 알고 있지만 아이디어가 있습니다(결론/해결책 참조)!
Flip Side: 위의 이미 이상한 것의 연장선에 있는 또 다른 이상한 점은 Substance X의 원자가 2000개라면 이제 붕괴하는 데 12 단위 시간이 걸린다는 것입니다. 4000개의 원자는 13개의 시간 단위를 나타냅니다. 8000개의 원자는 분명히 100% 안정성에 도달하는 데 14단위의 시간이 걸릴 것입니다. 이것은 어느 정도 의미가 있는 것 같습니다. 일상 생활에서 다른 예를 생각하기 쉽습니다. 차에 2배의 설탕을 넣으면 녹는 데 시간이 조금 더 걸립니다. 점심에 샌드위치 한 개 대신 두 개를 먹으면 몸이 그것을 모두 처리하는 데 시간이 조금 더 필요합니다. 더 큰 집을 사면 청소하는 데 시간이 더 오래 걸립니다.
그러나 ‘더 길수록’은 보편적이지 않습니다. 한 단위의 시간에 하나의 씨앗을 심고 하나의 식물을 얻습니다. 두 개의 씨앗을 심고 한 단위 시간에 두 개의 식물을 얻으십시오. 세 개의 씨앗을 심고 한 단위 시간에 세 개의 식물을 얻으십시오. 당신은 아이디어를 얻을.
그리고 추세는 ‘더 짧을수록’ 역으로 작용할 수도 있습니다. 별의 질량을 두 배로 늘리면 별의 수명이 늘어나는 것이 아니라 줄어들게 됩니다. (사람도 마찬가지입니다. 체중이 너무 많이 나가면 수명이 길어질 확률이 줄어듭니다.)
게다가, 일상 세계에서 대부분의 관계는 지수적이지 않고 선형적인 경향이 있습니다. 반감기 관계는 그렇지 않습니다. 휘발유 1리터는 에너지 1단위와 같습니다. 2리터의 휘발유는 2단위의 에너지와 같습니다. 벽돌공이 한 시간에 벽돌 열 개를 놓을 수 있다면 두 시간 동안 벽돌을 몇 개나 놓을 수 있습니까?
그래서 저는 주어진 표준 시간 단위마다 무언가가 50%씩 변하는 자연의 다른 반감기 현상을 파악하기가 어렵습니다. 물론 차를 타고 1분 동안 시속 1km를 운전할 수도 있습니다. 다음 분에 2km/h; 3분에 4km/h; 4분 동안 8km/h; 차로 5분 거리에 16km/h; 6분 간격으로 32km/h; 7분에 64km/h; 8분에 128km/h – 그러나 그 관계는 곧 무너지고(차가 설계 한계에 도달하거나 경찰이 당신을 붙잡을 때!), 어떤 경우에도(위의 반감기 동전 던지기 비유와 같이) 거의 발생하지 않습니다. 정상적이고, 자연스럽고, 일상적인 일 – 그것은 오히려 인위적으로 만들어지고 꽤 무의미합니다.
방사성 반감기를 반영한다고 생각할 수 있는 한 가지 경우가 있습니다. 분명히 IA형 초신성의 광도 감소는 반감기 패턴을 따르지만, 복사 껍질이 균일한 속도로 공간을 통해 팽창하고 구형 영역을 계속 증가함에 따라 광도가 시간이 지남에 따라 감소해야 하기 때문에 실제로 의미가 있습니다. 그것은 방사성 붕괴와 같은 임의의 모든 입자가 자체적으로 독립적인 것이 아닙니다.
내가 생각할 수 있는 다음으로 가장 가까운 것은 질병의 확산입니다. 처음에는 한 사람이 아프고, 그 다음에는 거의 같은 시간 간격으로 두 배로, 다시 두 배로, 그리고 계속해서 모두가 될 것입니다. 물론 위의 두 가지 예는 표준 반감기 상황의 반대이지만 반대로 작동할 수도 있습니다. 1000명이 아프다고 가정해 봅시다. 다음날 절반이 회복되었습니다. 그 다음날 절반이 회복되었다 등등. 하지만, 어떤 사람들은 나으면서 다른 사람들은 동시에 아프게 되는 것 외에 다른 이유 없이 제대로 작동하는지 정말 의심스럽습니다.
실제로 반감기 관계와 유사한 몇 가지 다른 자연적 상황이 있습니다. 시간이 포함되지는 않지만 고도에 따른 대기압은 거의 동일합니다. 이것은 대략적인 것이며 우리가 알고 있는 바와 같이 대기압은 표면(표면 위)에서 시간마다 변합니다. 때때로 당신은 높은 압력을 가지고 있습니다. 때때로 낮은 압력. 기압계가 이야기를 알려줍니다.
내가 발견한 또 다른 예는 신체에서 약물의 흡수율입니다. 나는 복용량의 약 절반이 한 단위 시간에 흡수되고 그 절반은 두 번째 단위 등으로 흡수됩니다. 물론 흡수율은 위 내용물, 생리학, 나이 등 많은 변수에 따라 달라집니다. 대략적인 안내.
마지막으로, 내 결론과 해결책은 다음과 같습니다. 위에서 제안한 이유로 인해 반감기 관계의 고유성(또는 그렇지 않으면 – 아마도 그렇지 않을 수도 있음)과는 상당히 별개로(왜 불안정한 원자가 무작위로 ‘똥’하는 것이 그러한 수학적 관계를 따라야 하는지) 근본적인 질문 – 처음에 ‘똥’을 일으키는 원인은 무엇입니까?
입자나 핵물리학자들은 불안정한(방사성) 핵이어떤 이유; 아무 이유 없이. 먼저 불안정합니다. 그런 다음 갑자기 결정할 수 없는 시간에 ‘펑’하고 안정적이거나 최소한 알파, 베타 및/또는 감마 방사선이 방출되면서 최종적인 안정성으로 가는 경로에 있습니다. 첫째, 일이 이유 없이 일어나지 않습니다. 그것은 불가능합니다. 불안정한 핵이 우주선이나 중성미자(많은 것들이 주변에 있고, 사실 우주의 대부분은 중성미자임)에 부딪혀 ‘똥’ 사건을 촉발했을 수도 있습니다. 그러나 방아쇠를 당긴 것이 있었습니다. 둘째, 내가 이전에 질문한 것처럼 어떻게 방사성 붕괴가 원인 없이 개별 핵에 발생할 수 있지만, 깔끔하고 정확하며 예측 가능한(반감기) 수학적 관계를 따름으로써 시간이 지남에 따라 집합적으로 모든 핵이 붕괴될 수 있습니까?
나는 방사성 붕괴에 대한 원초적이고 적절한 인과관계 설명이 있다고 믿습니다. 나는 위에서 불안정한 핵과 우주선 또는 중성미자 사이의 충돌을 제안했습니다. 둘 중 우주선은 땅 속으로 아주 멀리까지 침투할 수 없지만 중성미자는 할 수 있고 그렇게 합니다. 사실 거의 모든 중성미자는 소란과 성가심 없이 지구 자체를 통과합니다. 그러나 몇 가지 중성미자가 (너무 많기 때문에) 때때로 무언가에 부딪칩니다. 대부분의 경우 안정적인 핵이며 아무 일도 일어나지 않습니다. 때때로, 그것은 불안정한 핵이고 그 충격은 불안정성을 안정으로 경사 아래로 계단식으로 촉발하기에 충분합니다. 그래서 지구 깊숙한 곳에 있는 불안정한 방사성 핵이 중성미자에 부딪혀 붕괴되면서 지구 내부의 많은 열을 발생시킵니다. 이제 내 아이디어가 실험적 연구와 검증의 대상이 되는지 여부를 제안합니다. 정상적인 배경 중성미자 비율을 인위적으로 높이고 방사성 원소의 반감기가 변하는지 확인하기만 하면 됩니다! 중성미자(우주선)와 같은 이러한 외부 영향은 충분히 균일하므로(매일 정상적인 일정한 배경 속도) 주어진 충격 이벤트에서 1000개의 불안정한 핵이 한 시간 단위 후에 ‘펑’하게 됩니다. 다음에 장치가 500개의 핵이 ‘펑’하는 것을 보게 되면 이런 식으로 계속됩니다. 그래서, 내 중성미자(또는 다소 가능성이 없는 우주선) 충돌 아이디어는 반감기 현상을 설명합니다.
비유적으로, 부풀려진 장난감 풍선이 가득 찬 모습을 상상해 보십시오. 방 밖에 서서 방으로 다트를 던집니다. 처음에는 풍선을 많이 쳤습니다. 1시간 분량의 다트 던지기로 절반을 말하십시오. 그러나 팽창된 풍선의 수가 터지고(또는 ‘펑’) 숫자가 줄어들면 다음 시간 동안 다트를 던질 때만큼 많은 풍선을 맞추지 못할 것입니다. 아마도 절반만 맞을 것입니다. 왼쪽, 그리고 그 후 한 시간(반의 다른 절반)에는 풍선이 하나 남을 때까지 – 길 잃은 다트가 그것을 발견하고 방이 이제 안정되고 부풀려진 풍선이 없어질 때까지. 반감기의 관계입니다. 이제 풍선을 불안정한 핵으로, 다트를 중성미자(또는 우주선)로 대체하면 됩니다. 인과관계 법칙, 알았지?
만약 인과관계가 지배하지 않는다면, 불안정한 핵이 아무 이유 없이 ‘펑’하게 된다면, 그런 모든 핵들의 집합체는 함께 묶여 있고, 각 참가자는 개별적으로 ‘펑’하고, 각각은 원인 없이 결국 수학적으로 완벽한 반감기를 예측할 수 있는 결과가 아니라 전체적으로 무작위적이고 가변적인 결과입니다. 그것은 우리가 관찰하는 것이 아닙니다. 그래서 다시, 나는 인과관계 법칙을 주장한다.