Betasönderfall eller β-sönderfall som det även kan skrivas som, är inom kärnfysiken ett radioaktivt sönderfall där atomkärnan sönderfaller genom att avge en betapartikel som antingen är en elektron eller en positron.
som innebär att en atomkärna sönderfaller genom att avge en betapartikel, Sönderfalls produkten eller dotterkärnan som den även kallas hamnar i de flesta fall i ett exciterat tillstånd d.v.s. att energi tillförs så att en
elektron "hoppar upp" till ett skal som innehåller mer energi. Exciterade atomer är ofta väldigt instabila vilket leder till de let sönderfaller i gammastrålning.
”Problemet” som jag i denna text ska beskriva och redogöra för är, som titeln antyder, den ekvation som fått benämningen The Dirac Equation (Diracekvationen på svenska) samt begreppet Quantum Electro Dynamics (Kvantelektrodynamik på svenska) och hur dessa influerade Feynman till att vinna nobelpriset i fysik 1965 tillsammans med Julian Schwinger och Sin-Itiro Tomonaga.<sup>1</sup>
<br />
För att uppnå förståelse för dessa begrepp måste man backa tillbaka några steg i ledet eftersom att '''Kvantelektrodynamiken''' bygger på '''kvantmekaniken''', samt '''elektrodynamiken'''.<br />
Utöver det så bygger '''Diracekvationen''' på '''Schrödingerekvationen''' på det sättet att denna är en omformning av Schrödingerekvationen, Diracekvationen är på så vis den relativistisk motsvarigheten till Schrödingerekvationen. Den tar även hänsyn till den speciella relativitetsteorin.<sup> 2 </sup> <br />
”Problemtypen” är i högsta grad inom ämnesområdet fysisk, och beskrivs med hjälp av matematiska modeller.
Det kunskaper som krävs för att förstå detta på en fundamental nivå är av väldigt hög grad. Jag kommer således ge en inblick i några av ovanstående begrepp och kvantelektrodynamikens fundamentala beståndsdelar i hopp om att stärka er förståelse och insikt kring huvudämnet i fråga som är Kvantelektrodynamik och Diracekvationen samt hur detta ledde till ett nobelpris.
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Rad 18:
Rad 9:
===== Citat från boken som "beskriver" "problemet". =====
===== Citat från boken som "beskriver" "problemet". =====
''The problem was to find the right laws of beta decay. There appeared to be two particles, which
''The problem was to find the right laws of beta decay. There appeared to be two particles, which
were called a tan and a theta. They seemed to have almost exactly the same mass, but one
were called a tau and a theta. They seemed to have almost exactly the same mass, but one
disintegrated into two pions, and the other into three pions. Not only did they seem to have the
disintegrated into two pions, and the other into three pions. Not only did they seem to have the
same mass, but they also had the same lifetime, which is a funny coincidence. So everybody was
same mass, but they also had the same lifetime, which is a funny coincidence. So everybody was
concerned about this.''<sup> 3 </sup>
concerned about this.''<sup> 1 </sup>
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
[http://psychology.okstate.edu/faculty/jgrice/psyc3214/The7PercentSolution.pdf Hela kapitlet går att läsa här].
=Problemlösning eller nått liknande eller typ info om Tau- och Betasönderfall=
=== Kvantmekaniken ===
[[Fil:Martin Perl - tau.jpg|miniatyr|vänster|200px|Martin Lewis Perl.]]
=== Tau ===
Den tau upptäcktes genom en serie av experiment mellan 1974 och 1977 av Martin Lewis Perl och hans med forskare vid SLAC-LBL gruppen. <sup> 2 </sup>
Kvantmekaniken är på ett väldigt grundläggande plan, en fysikalisk teori för den konstruktion av naturlagar.<br />
Martin Perl delade 1995 års Nobelpris i fysik med Frederick Reines för sin upptäckt av tau-leptonen . Reines fick sin del av priset för den experimentella upptäckten av neutrinon.<sup> 2 </sup>
''(En vetenskaplig regel som redogör för en process eller ett villkor i naturen, t ex: tyngdlagen samt tröghetslagen)''<sup>4</sup> som<br />
====Tau partikeln====
har detekterats vid granskning av mikroskopiska system, förslagsvis: atomer, atomkärnor, elementarpartiklar
[[Fil:Standard Model of Elementary Particles-sv.svg|miniatyr|325px|Standardmodellen över elementarpartiklar.]]
och molekyler. <br />
Prefixet ‘Kvant’ hänsyftar på den realia att bundna system såsom atomer bara kan förefinnas med <br />
speciella predestinerade bindningsenergier.Betydelsen för kvantteorins applicering i praktiken har varit radikal.<br />
Innovationer som kvantkemi, kärnkraft, laser och halvledarteknik har
lagt fundamentet för den moderna elektroindustrin.<sup>5</sup><br />
Schrödingerekvationen som senare kommer blir diskuterad är baserad på kvantmekaniken.
Tau (τ), även kallad tau lepton, tau partikel eller tauon, är en elementär partikel som liknar en elektron. Tillsammans med elektronen, myonen, och de tre neutrinerna, klassificeras den som en lepton. Liksom alla elementarpartiklar, har tau en motsvarande antipartikel med motsatt laddning, med lika massa och spinn, vilket i tau:s fall är antitau. Tau partiklar betecknas med τ<sup>-</sup> och antitau med τ <sup>+</sup>
=== Elektrodynamik ===
<br />
Den klassiska elektrodynamiken är ytterligare en fysikalisk teori som kvantelektrodymaniken bygger på.<br />
Elektrodynamiken är en teoretisk del av elektromagnetismen. Den behandlar de elektromagnetiska krafterna mellan<br />
elektriska laddningar och ström. Teorin bygger på James Clerk Maxwells arbete<br />
som tillsammans med en rad andra fysiker under 1800-talet kom upp med en sammanställd<br />
teori för elektrodynamiken. Ett volatilt ''(omväxlande i intensitet)'' elektromagnetiskt fält förflyttar sig ifrån<br />
sin utgångspunkt i beskaffenheten av en våg i vakuum med hastigheten av ljusets. I praktiken har dessa<br />
vågor applicerats och givit oss saker som t.ex. radio, mikrovågsugnar och röntgenstrålning.<sup>6</sup>
[[Fil:Beta-minus Decay.svg|miniatyr|höger|Betasönderfall innebär att den radioaktiva kärnan avger en betapartikel.]]
Betasönderfall kan delas in i tre olika typer av sönderfall: β<sup>-</sup>-sönderfall, β<sup>+</sup>-sönderfall och ε-infångning. Vid ett betasönderfall bevaras den totala elektriska laddningen, kvarkantalet och leptonantalet, vilket innebär att om en lepton (elektron eller neutrino) bildas måste detta kompenseras med bildandet av en antilepton (positron eller antineutrino). Vid sönderfallet kan dotterkärnan hamna i ett exciterat tillstånd för att sedan sända ut energiöverskottet som gammastrålning. Även de inre elektronskalen kan exciteras vilket ger upphov till karaktäristisk röntgenstrålning vid deexcitationen. Energiöverskottet kan även tas upp av en annan elektron som avges som en Augerelektron, som har mycket lägre energier än en betapartikel.
=== Den speciella relativitetsteorin ===
==== β<sup>+</sup>-sönderfall ====
Den speciella relativitetsteorin skapades av Albert Einstein år 1905.
β<sup>+</sup> sönderfall innebär att en proton i atomkärnan sönderfaller i en neutron, en positron och en neutrino.
Den handlar om, på ett väldigt fundamentalt plan, hur saker som kommer upp i en hastighet som ligger nära ljusets uppför sig.
En positron är elektronens antipartikel. Den har samma massa och har en lika stor men motsatt laddning som elektronen. Positronens laddning är +1 elementarladdning.
Enligt den speciella relativitetsteorin är ljusets hastighet konstant (ljuset har alltid samma hastighet).
Utöver det menar den att inga materiella objekt kan färdas snabbare än ljuset på grund av att massan
ändras vid höga hastigheter enligt formeln '''E=mc2''' ''(Energin ('''E''') är ekvivalent med massan ('''m''') multiplicerat med ljusets hastighet ('''c''') i kvadrat)''.
Detta implicerar att massan hos ett objekt är konstant relaterad till vilken energi och hastighet den erhåller.<sup>7</sup>
<br /><br />
<br />
''(Skillnaden mellan den Speciella relativitetsteorin och den Allmänna relativitsteorin är att den speciella relativitetsteorin endast beskriver förhållanden där man inte behöver ta hänsyn till gravitationen.)''
[[174 Dirac equation, Quantum Electro Dynamics Nobel Prize|Diracekvationen]] postulerade existensen av positroner fyra år före det att partikeln 1932 upptäcktes av Carl D. Anderson. Det var första gången som en elementarpartikel först förutsagts teoretiskt innan den upptäckts experimentellt, något som blivit relativt vanligt sedan dess.
Eftersom det försvinner en proton i sönderfallet är atomnumret hos dotterkärnan ett lägre än atomnumret hos den ursprungliga kärnan. På elementarpartikelnivå är β<sup>+</sup> sönderfall en omvandling av en uppkvark till en nerkvark genom utsändande av en W-boson|W<sup>+</sup>-boson som sönderfaller i en positron och en neutrino.
I kvantmekaniken är Schrödingerekvationen en partiell differentialekvation ''(en differentialekvation för en funktion vars värde är beroende av fler variabler än en)''<br />
som beskriver hur ett kvantmekaniskt tillståndet ''(En samling matematiska variabler som
fullständigt beskriver ett icke-relativistiskt kvantmekaniskt system'')<br />
av ett fysiskt system förändras med tiden.<br />
Det var fysikern Erwin Schrödinger som formulerade ekvationen 1925.<sup>8</sup><br />
Schrödingerekvationen ser ut som följande: ''(ekvationen för en ensam icke relativistisk partikel)''<br />
==== β<sup>−</sup>-sönderfall ====
[[Fil:Beta Negative Decay.svg|miniatyr|höger|Feynmandiagram för β<sup>−</sup> sönderfall]]
β<sup>−</sup> sönderfall innebär att en neutron i atomkärnan sönderfaller i en proton, en elektron och en antineutrino.
Eftersom det bildas en proton i sönderfallet är atomnumret hos dotterkärnan ett högre än atomnumret hos den ursprungliga kärnan. På elementarpartikelnivå är β<sup>−</sup> sönderfall en omvandling av en nerkvark till en uppkvark genom utsändande av en W-boson|W<sup>−</sup>-boson som sönderfaller i en elektron och en antineutrino.
Där ħ är den reducerade Planck konstanten, Ψ är den tidsberoende vågfunktionen av x,y,z,t, m är partikelns massa<br />
==== ε-infångning ====
∇<sup>2</sup> är laplaceoperatorn,V är potentialen och Ȟ är Hamiltonianoperatorn.<sup>9</sup><br />
ε-infångning innebär att en elektron i atomkärnan ”fångas in” av atomkärnan, och omvandlar en proton till en neutron och en neutrino.
Jag tänker inte ingående gå igenom betydelsen för dessa variabler eftersom<br />
det ändå inte kommer resultera i ett förtydliganden av innebörden av ekvationen<br />
för den icke insatte. Dessvärre misslyckades Schrödinger med att utforma sin ekvation<br />
relativistisk och därför ger ekvationen endast approximativa lösningar.<br />
Senare formulerades Diracekvationen med Schrödingerekvationen som grund, den förstnämnde ekvationen<br />
uppnådde det Schrödinger misslyckades med och utformade således en relativistisk motsvarighet till Schrödingerekvationen<br />
Diracekvationen är den kvantelektrodynamiska regeln som gäller för spin-½ partiklar och är<br />
</center>
vad man skulle kunna kalla den relativistisk motsvarighet till Schrödingerekvationen.<sup>10</sup><br />
Den är formulerad av fysikern Paul Dirac, år1928. <br />
Den förser en beskrivning av elementära spin-½ partiklar såsom elektroner.<br />
Ekvationen är överensstämmande med teorierna gällande både kvantmekaniken så väl<br />
som den speciella relativiteten. Ekvationen kräver existensen av antipartiklar som till<br />
en början inte hade blivit experimentellt upptäckta. Med ekvationen upptäckte man positronen<br />
som utöver sitt underhållande namn är elektronens antipartikel och anses vara en av de mest<br />
betydelsefulla upptäckterna inom modern teoretisk fysik.<sup>11</sup><br />
Ekvationen ser ut på följande vis:<br />
<math> i \hbar \frac{\partial\psi}{\partial t} (\mathbf{x},t) = \left(mc^2\alpha_0 -i\hbar c \sum_{j = 1}^3 \alpha_j \frac{\partial}{\partial x_j}\, \right) \psi (\mathbf{x},t) </math>
= Individ och Samhälle =
Varken tau- eller betasönderfall har någon påverkan på samhället i sig, dock så har tidigare ökad förståelse om atomers sönderfall och kärnfysik lett till spännande upptäckter inom ett flertal områden t.ex. inom medicin och energiproduktion. Detta lämnar plats för möjligheten att finna praktiska användningar i framtiden.
De kärnfysikaliska tillämpningarna inom medicin kan delas in i två grupper d.v.s. diagnostik och behandling. Den diagnostiska användningen är den som de flesta människor har kommit i kontakt med medan behandling är betydligt ovanligare.
där ħ är den reducerade Planck konstanten, c är ljusetshastighet,Ψ är vågfunktionen<br />
Den diagnostiska användningen kommer man i kontakt med när man t.ex. när man besöker tandläkaren och tandläkaren tar en röntgen bild. Även när man fått ett benbrott så används röntgenstrålning för att diagnosera brottet.
m är partikelns massa, och ai (alltså a1, a2.....ai) är Dirac matriserna. Σ-variablen heter Sigma och är betydande för ekvationen.<br />
Jag tänker återigen inte gå igenom variablernas betydelse på ett mer ingående plan<br />
eftersom det ändå inte komma resultera i en vidare förståelse av ekvationen för den icke insatte.<sup>12</sup>
=Kvantelektrodynamiken (QED)=
Röntgenstrålning är en typ av fotonstrålning, det vill säga joniserande elektromagnetisk strålning med kort våglängd och höga fotonenergier. Röntgenstrålningen upptäcktes av forskaren Wilhelm Conrad Röntgen 1895, som fick det allra första Nobelpriset i fysik 1901 för den bedriften.
[[File:tvåelektroner.jpg|frame| left|]]
===Förklaring av Feynman Diagram och nyckeln till QED===
Kvantelektrodynamikens principer var framtagna av tre fysiker, Richard P. Feynman, Julian Schwinger och Sin-Itiro Tomonaga. Kvantelektrodynamik är i sin enklaste form av extremt komplex karaktär.
Det handlar om, på ett väldigt fundamentalt plan, interaktionen mellan ljus och materia.
I diagrammet till vänster ser du ett av det berömda ”Feynman diagrammen”. Detta representerar två elektroner som närmar sig varandra.
De raka linjerna (på engelska propagators) motsvarar elektronerna. När de närmar sig varandra utbyts en '''foton''' mellan de två.
Det kurvade strecket motsvarar denna foton som blir överförd. Diagrammet demonstrerar alltså hur två partiklar kommunicerar med varandra och utbyter
elektromagnetisk information genom att emittera och absorbera fotoner. En foton som fungerar på detta sätt har fått benämningen
"virtuell foton" och är skapad i det enskilda syftet för elektromagnetiskt informationsbyte.
Detta anses vara nyckeln till Kvantelektrodynamiken, ty innan Feynman diagrammet uppkom
som grafisk redogörelse för detta fanns det inget sätt att förklara hur informationen blev överförd mellan två elektroner.
Det är med hjälp av diracekvationens lösning samt Klein-Gordon ekvationens lösning man kan beskriva
beteendet av elektronens och fotonernas sannolikhetsomfång.
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
När man tar en röntgenbild så bestrålar man kroppen med röntgenstrålning varvid olika vävnadstyper i kroppen släpper igenom olika mycket strålning till en bakomliggande fotografisk film eller digital detektor som sedan kan framkallas för att se eventuella skador eller förändringar i kroppen.
===Förklaring med liknelser===
Under senare år har även mer avancerade tekniker börjat användas. Dessa är vanligen baserade på att ett radioaktivt ämne eller ett annat ämne som kan aktiveras genom bestrålning injiceras i kroppen. Ämnet är av sådan typ att det uppsöker de delar av kroppen som man önskar studera eller deltar i speciella processer. De ämnen som används är normalt desamma som naturligt deltar i processer i kroppen men där någon av atomerna är utbytt mot en radioaktiv atom av samma slag. Detta är t.ex. fallet med PET (Positron Emission Tomography) som kommit till stor användning vid studier av aktiviteten i hjärnan. Principen är här att en atom av den stabila isotopen 12C byts ut mot en atom av 11C i det aktuella ämnet. Vid sönderfallet av 11C bildas en positron, och eftersom den är elektronens antipartiklel kan den lätt förintas genom växelverkan med en elektron. Eftersom det finns många elektroner i positronens närhet kommer den snabbt att annihileras (förintas), varvid det bildas två energetiska gammakvanta (fotoner). Dessa fotoner går ut ur kroppen och kan detekteras. Genom att båda fotonerna detekteras kan man spåra varifrån de kom. Genom att mäta under en längre tid kan man också studera hur det intagna ämnet omsätts tidsmässigt.
[[File:Feynmans QED probability amplitudes.gif|frame|right|Vi substituerar alla komplexa nummer mot roterande pilar som startar vi utstrålning och slutar vid fotondetektoren. Summan av alla resulterande pilar motsvarar den totala sannolikheten av händelsen. I diagrammet studsar det utstrålade ljuset från sin källa S, studsar på några segment på den blå spegeln innan det når detektorn P. Summan av alla eventuella trajektorier måste tas i beräkning.]]
Kvantelektrodynamik är enligt min subjektiva åsikt enklast att förklara genom att föreställa sig att ljus är små kulor som flyger omkring.
Om man har ett gevär och avfyrar ett skott kommer skottet följa en förutsebar trajektoria som beror på luftmotståndet och gravitation etc.
Dessa ”ljuskulor” motsvarar fotoner som inte alls beter sig
på samma sätt som kulorna i det ovanstående exemplet. Om vi nu antar att vi har ett ”ljusgevär” som använder dessa ”ljuskulor” (som egentligen är fotoner) som ammunition och
skjuter iväg dessa kommer vi inte ha en aning om vad kulorna(fotonerna) kommer göra härnäst. ”Ljuskulorna” eller fotonerna har nämligen ingen bestämd trajektoria
de kommer förflytta sig i. Det är därför ogörligt att skapa en modell eller teori för hur fotonerna kommer att färdas. Istället har man konstruerat en fotondetektor som man
placerar en bit bort ifrån källan som fotonen emitterar ifrån, källan är i det här fallet ”ljusgeväret”. Med hjälp av denna fotondetektor kan man kalkylera sannolikheten för att fotonen kommer att ta sig till fotondetektorn.
För att göra detta tar vi varje trajektoria som fotonen eventuellt skulle kunna färdas i och ger den en representativ pil som färdas parallellt med fotonen.
Desto fler eventuella trajektorier, desto kortare är dessa pilar. Därefter får varje pil en riktning. De alla pilarna roterar i en cirkel. Rotationen motsvarar
våglängden av utstrålningen, desto kortare våglängd desto högre vågfrekvens och högre rotationshastighet på pilen. Pilarna fungerar alltså snarlikt som vektorer med skillnaden att istället för en kraft som längd och storlek har det en våglängd som ger upphov till en hög/låg vågfrekvens samt hög/låg rotationshastighet.
Om vi har 1000 eventuella trajektorier adderar vi samtliga trajektorier, om det har motsatt eller ungefär motsatt riktning tar de ut varandra
medan om det har samma eller ungefär samma riktning adderas de ihop. För att slutligen kalkylera sannolikheten för att fotonen ska ta sig från sin källa till
detektorn tar du summan av samtliga pilar(vektorer) och sätter värdet i kvadrat. Alltså, om vektorsumman av pilarna summeras till 0.4 är sannolikheten
att den kommer ta sig till detektorn från sin ursprungskälla '''0.4<sup>2</sup> = 0.16 = 16%.'''
<br />
<br />
<br />
<br />
[[File:rakalinjer.jpg|miniatyr|vänster|400px|]]
Röntgenstrålning är varken tau- eller betastrålning men i och med att vi vet mer om hur atomer sönderfaller och hur de strålar så kan vi hitta få en större förståelse för helheten.
===Förklaring av ljusets "raka riktning" med QED's principer ===
Med vidare applicering av kvantelektrodynamiken kan man förklara det fenomen om varför ljuset endast tycks "gå" i en rak riktning.
Vid ett scenario där man har en ljuskälla och placerar ett objekt framför den kommer objektet blockera ljuset från att nå fram. Men som jag tidigare förklarade
så finns det ingen konkret trajektoria som fotonen kommer att förflytta sig i, detta förtydligas genom bilden visad till vänster.
Vektorerna(pilarna) har olika riktningar vid olika tidpunkter eftersom det roterar.
Vid summering av dessa vektorer görs det tydligt, som bilden ovan visar att det flesta pilarna följer en
relativt rak trajektoria. Som tidigare konstaterat kan man beräkna fotonernas sannolika trajektoria och som bilden demonstrerar tycks det synnerligen vara en rakriktning som fotonerna kommer att färdas i.
Det vill säga, det är inte omöjligt att ljuset skulle gå runt objektet som blockerar ljuskällan men det är inte sannolikt att den gör det.
Ett flertal kvantfältsteorier (fysikaliskt teori som applicerar kvantmekanik på fält) ökar snabbt till ett oändligt värde ifall distansen blir för liten.
Men genom att kvantisera(att begränsa något från en kontinuerlig mängd av värden till en diskret mängd) elektromagnetismen som kvantelektrodynamiken
gör så lyckades Feynman, Schwinger och Tomonaga använda teorin trots de många befintliga oändligheterna.
Ändock om oändligheterna fortfarande var närvarande innebar den virtuella fotonen att elektronerna
inte behövde komma så nära varandra, detta reducerade mängden oändligheter.
Den matematiska process som går ut på att extrahera oändligheterna kallas för renormering.<sup>13</sup>
<br />
<br />
<br />
[[File:488px-Qed2e.jpg|miniatyr|höger|400px|]]
=== Kärnkraft ===
<br />
Från de delade kärnorna frigörs neutroner som i sin tur klyver andra atomkärnor. Klyvningen kallas fission och avger mycket energi, som omvandlas till värme. Vatten hettas upp och bildar ånga, som driver turbiner. På turbinens axel omvandlar en generator rörelsen till el. I Sverige finns tio kraftproducerande reaktorer tre stycken vardera i Forsmark och Oskarshamn och fyra stycken i Ringhals.
<br />
[[Fil:Fission chain reaction.svg|miniatyr|höger|Kärnklyvning av Uran-235]]
<br />
[[Fil:Nuclear fission.svg|vänster|miniatyr|Kedjereaktion vid kärnklyvning av Uran-235]]<br />
<br />
<br />
===Nobelpriset===
Energikällan för kärnkraften här i Sverige är uran-235. Man utvinner energi ur uran genom kärnklyvning - fission. Med kärnklyvning menas att man splittrar atomkärnor genom att beskjuta dem med fria neutroner. För att en kärnklyvning skall kunna ske, måste det finnas tillgång till material som kan klyvas. I kärnkraft har man valt uran. Bilden till vänster visar en modell av kärnklyvning, av ämnet uran. När neutronen träffat atomkärnan, splittras atomkärnan i två ungefär lika stora delar. Härvid frigörs det även en mängd värmeenergi samt två eller tre nya neutroner. Det är sedan den frigjorda värmeenergin som tas till vara för att producera el. De nya neutronerna kan i sin tur klyva nya atomkärnor och man får ett fortsatt frigörande av energi, en så kallad kedjereaktion som kan ses till höger.
Feynman, Schwinger och Tomonagas fundamentala och djupgående arbete inom kvanelektrodynamiken ledde till radikala konsekvenser för elementarpartikel fysiken. Det var detta och det tidigare nämnda Feynman diagrammen som var en grafisk representation av interaktionen mellan två olika partiklar som ledde till att det tre ovanstående fysikerna fick nobelpriset i fysik 1965. Feynman diagrammen hade regler för att olika uttryck hade en viss grafisk representation, på bilden till höger visas några exempel.<sup>14</sup><br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Rad 200:
Rad 95:
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
=Betydelse för samhället=
Som tidigare nämnt bygger kvantelektrodynamiken på kvantmekaniken och elektrodynamiken<br />
utöver det så bygger Diracekvationen på Schrödingerekvationen. Således skulle existens av <br />
kvantelektrodynamiken inte förekomma utan dessa ”byggstenar” eller grundkomponenter. <br />
Det gör det därför relevant att diskutera hur dessa ”byggstenar” har påverkat människan och samhället med sin närvaro.
Vid uppkomsten av kvantmekaniken trodde man inte att den skulle få någon större betydelse än i akademiskt syfte och var enbart en teori utan praktisk applicering
detsamma troddes om lasern när den uppfanns. Detta är dock inte sant eftersom laser såväl spelar en väldigt betydande roll dagens samhälle och är kärnan för mycket i vår vardag. Allt från CD-spelare, laserpekare,
mätteknik till missilförgörande försvarssystem. Lasern i kärnkraft utgör en viktig komponent i det att
med lasern kan man utföra extremt exakta mätningar så komponenter som kärnkraftverkets styrstavar sitter korrekt.
En felplacering av styrstavar i en kärnreaktor skulle i ett kärnkraftverk ''(utan nödvändigheten att utföra några fotonriktningsberäkningar för att beräkna sannolikheten.. hehe)'' med största sannolikhet leda till en härdsmälta som i sin tur leder till en kolossal katastrof
där människoliv och natur står på spel. Utöver det så spelar lasern en enorm roll i dagens medicin och sjukvård. Som tidigare nämnt
har lasern extrem precision, detta kan man ta nytta av inom medicinen på många plan. Att utföra medicinska snitt med skalpell där extrem noggrannhet är av extrem importans är
inte alltid möjligt för människor på grund av den mänskliga faktorn, så mycket som att blinka vid fel tillfälle kan leda till att ett blodkärl sprätts upp. Med lasern kan detta exekveras felfritt och även på det mest
svåråtkomliga ställena, t.ex. ögonen under ögonoperationer. Hur skulle dessa fungera utan lasern? Ett scenario där en läkare står med en mikroskopisk skalpell och
ett förstoringsglas redo att förtunna hornhinnan för hand är enbart absurt. <sup>15</sup>
Utan förståelsen av kvantmekaniken hade vi troligen inte haft lasern i huvudtaget. <br />
Lasern fungerar på det sättet att den skickar iväg elektroner som cirkulerar runt atomer som <br />
därefter sjunker till en låg energinivå och sänder ut fotoner. De emitterade fotonerna får i sin tur andra atomer <br />
att emittera fotoner med samma energinivå och riktning, dessa skapar tillsammans en stabil och <br />
rak stråle av fotoner som vi kallar för laserstråle. Hela processen fungerar enligt den teoretiska fysikern Max Planck grundläggande <br />
principer om kvantmekanik. Teorin gick ut på att atomens energinivå är vad som kallas för diskret ''(På engelska Discrete'') <br />
snarare än kontinuerlig (På engelska Continuous). Alltså, när atomerna utstrålar energi så gör dem det i en diskret mängd <br />
och som jag nämnde tidigare har det fått benämningen kvanta. <br />
Lasern fungerar genom att stimulera utstrålningen av en specifik kvanta energi.<sup>16</sup>
''(En diskret variabel är en variabel med ett tydligt definierat antal möjliga värden. T.ex.; antal enkronor i en plånbok. Eller ett påstående som antingen är sant eller falskt. En diskret variabels motsvarighet skulle kunna sägas vara av digital kvantitet.)''
''(En kontinuerlig variabel är en variabel som kan anta ett värde mellan två andra värden. T.ex.; Rumstemperaturen, tiden du väntat, ljudfrekvensen från högtalaren. En kontinuerlig variabels motsvarighet skulle kunna sägas vara av analog kvantitet.)'' <sup>17</sup><br />
<br />
<br />
Vidare applicering av laser har gjorts i skapandet av kostnadseffektiva fusionsreaktorer. <br />
Processen i en fusionsreaktor går ut på att smälta samman två slags väte som bildar Helium samt en överskotts neutron. <br />
Jag tänker inte gå in djupare på ämnet om fusionsreaktorns process eftersom det är en väldigt omfattande process om man inkluderar alla detaljer. <br />
Problemet med fusionsreaktorer är att man inte tidigare har kunnat konstruera dem så det är kostnadseffektiva, alltså så krävs det mer energi än vad som utvinns. <br />
Men forskare på National Ignition Facility (NIF) i USA har kommit upp med metod där man beskjuter vätepiller från alla håll med extremt kraftiga laserstrålar. <br />
Dessa trycker ihop fusionsbränslet och värmer upp det så våldsamt att fusionsprocesserna sätter igång. <br />
För att skapa fusionsenergi och sätta igång fusionsprocessen krävs det en temperatur på 100-150 miljoner grader, ett krav denna lasermetod uppnår. <br />
All energi från NIF's 192 laserstrålar som avfyrar en energi på 1.8 megajoule inom 3 nanosekunder, samlas i en liten guldcylinder där den träffar förbränningspillret och på <br />
ett ögonblick komprimeras bränslet vilket resulterar i ett extremt tryck och den extrema temperatur som krävs för att få väteatomerna i bränslet att slås samman i en fusionsreaktion. <br />
Även om detta endast har uppnåtts i en forskningsanläggning och inte ännu kan användas för allmänt bruk för att utvinna energi så är det ett extremt viktigt steg framåt. <br />
Att kunna använda fusionsreaktorer skulle innebära dels att vi inte behöver ta hand om kärnavfall som i ordinära kärnkraftverk, det skulle inte heller innebära risk för härdsmälta eller dylik risk. <br />
Det skulle samt innebära ett otroligt stort steg mot ett mer hållbart samhälle ur ett klimatperspektiv, dels på grund av ovanstående skäl, samt då bränslet för fusionsreaktionen består av <br />
tungt väte (Deuterium) som utvinns ur havsvatten och supertungt väte (tritium) som framställs i reaktorn utifrån grundämnet Litium. <br />
Det är alltså en närmast outtömlig energikälla. Det är inte svårt att spekulera om att denna metod kommer kunna förenklas och bli applicerad som <br />
kärnkraftverken är idag inom några årtionden om man studerar fysikens allmänna händelse-tidsspektrum. <br />
Mycket har hänt på en kort tid, och mycket mer kommer hända. <sup> 23 (Detta blev tillagt efter det övriga arbetet därför blir det "hopp" i fotnoterna.) </sup>
====Kvantum Datorer====
Genom att följa reglerna för kvantmekaniken har forskare kommit fram till en ny typ av dator, den så kallade kvantum datorn. <br />
Att ta fram en fullt funktionell kvantdator har ännu inte åstadkommits men många menar att inom de kommande 5 åren kommer <br />
kvantumdatorn inte vara något så avlägset som det är idag. Kvantdatorer, tillskillnad från dagens datorer skulle ha så kallad parallell bearbetning. <br />
Med en parallell bearbetning kan kvantdatorerna exekvera flera uppgifter parallellt, tillskillnad från dagens datorer där uppgifterna exekveras sekventiellt. <br />
Detta resulterar i att kvantdatorn skulle kunna bli explosionsartat mer kraftfull i förhållande till dagens datorer.<sup>18</sup> <br />
Klassificerade dokument läckta av Edward Snowden avslöjar att NSA har som ett mål att bygga en användbar kvantdator <br />
i syftet att kunna knäcka alla klassiska typer av krypteringar vi har i dagsläget. Om NSA skulle lyckas med detta skulle det <br />
innebära åtkomst till krypterad information och kommunikation utan dess like. Givetvis är detta bra i ett försvars-perspektiv. <br />
Samtidigt är det en otrolig risk med tanke på att ifall NSA kan utforma denna typ av kvantdator lär andra snart få reda på <br />
hur det gått till. Således kan ”fel” personer får tag i tekniken och istället knäcka NSA’s kommunikation eller dylikt och använde <br />
informationen i ett skadligt syfte.<sup>19</sup> Detta innebär även att kvantdatorn kan göra krypteringar som den själv inte ens kan dekryptera. <br />
Detta skulle kunna anses vara något bra, under förutsättningarna att det inte hamnar i fel händer. <br />
Man skulle t.ex. med en kvantdator kunna dekryptera kreditkort och få fullt åtkomst till dessa.<sup>20</sup> Det är inte svårt att göra antagandet att den kommer göra mer skada än nytta.
==Elektrodynamik==
Som tidigare nämnt skulle vi inte ha radio, mikrovågsugnar eller röntgenstrålning utan elektrodynamikens principer. <br />
Att kunna applicera detta elektromagnetiska fält, eller vågorna, ger oss saker som många tar för givet. Hur skulle din morgon <br />
se ut utan radion som står och spelar klassisk musk i bakgrunden medan du står i morgonrock och värmer gröten i mikrovågsugnen? Hur skulle dagens medicin se <br />
ut utan röntgenstrålningen som har funktionen att ”se in” i människan och hitta eventuella fel, skador eller dylikt. Dessa vågor har dock dessvärre visats <br />
påverka den mänskliga kroppen, och inte till det bättre. Den akuta effekten när vi vistas i närvaron av dessa fält är att <br />
kroppstemperaturen höjs vilket i sin tur innebär att kroppen får arbeta hårdare med utjämning av kroppstemperaturen. <br />
Det finns även många som menar att vågorna kan öka risken för tumörer, detta har dock ännu ej bevisats. Ytterligare en riskfaktor <br />
som man vid första åtanke kanske inte tar i beräkning, trots att den mer eller mindre konstant är vid din sida är mobiltelefonen. <br />
Mobiltelefonen ger upphov till kraftig exponering av mikrovågor, detta på grund av att den sänder ut sin information med hjälp av mikrovågorna. <br />
För att undvika onödig exponering kan man använda hands-free och se till att ha god täckning. Trots denna risk och exponering är mobiltelefonen <br />
något vi i dagens samhälle inte är redo att negligera. Frågan måste ställas om vi är redo att lämna mobiltelefonen hemma med allt vad den <br />
innebär och säkra oss från mikrovågsexponering, eller är det en hjärntumörsrisk vi är villiga att ta?<sup>21</sup>
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
=Slutsatser=
Det är svårt att förstå vad Feynman menar när han säger att det finns ett samband emellan tauonen och betasönderfall då det inte finns någon tydlig koppling. Detta kan bero på att man hade en annan tro på hur det fungerade då som sedan visat sig vara felaktig, det kan även vara så att vid bokens författande så har man förkortat ett längre resonemang till ett kortare och på så sett tagit bort viktiga delar för att förstå hur Feynman tänker. Med en djupare kunskap och mer tid så är det säkerligen möjligt att hitta den koppling som Feynman såg men det är en uppgift för ett senare tillfälle.
=Här blir det källkritik=
==Schrödingerekvationen - Diracekvationen==
==Första källan==
Då Schrödingerekvationen möjliggjorde existensen av diracekvationen som i sin <br />
Den första källan som jag ska vara källkritisk emot är <br />
tur ledde till att man kunde förstå och tolka kvantelektrodymanikens principer finns det <br />
inte så mycket mer de har gjort för att påverka dagens samhälle. Utöver att ha försett oss med kvantelektrodynamiken.
<br />
<br />
<br />
<br />
==Kvantelektrodynamik==
Även om kvantelektrodynamiken inte kunnats blivit applicerade på en praktisk nivå i samma utsträckning som kvantmekaniken eller <br />
elektrodynamiken så lär vi oss med kvantelektrodynamiken om elektronen. Den ger oss en fullständig förklaring av <br />
vad en elektron gör, och således vad en elektron är.<sup>22</sup> I ett scenario där man av okänd anledning blev <br />
tvungen att veta hur elektronen fungerar för att dess existens skulle bibehållas är kvantelektrodynamiken nyckeln till allt liv!<br />
I en värld utan elektroner skulle det inte finnas någon solid materia. Atomkärnan skulle, ifall den fortfarande skulle existera utan elektroner <br />
repellera alla andra atomkärnor eftersom de alla skulle varit positivt laddade. Således skulle den enda formen av materia som skulle kunna <br />
existera bestå av någon typ av gas, om ens detta är möjligt. Detta skulle leda till en ytterst ointressant planet att leva på.
=Några stycken källkritik=
På grund av det stora antal källor jag hänvisat till har jag inte möjligheten <br />
På deras hemsida framgår det tydligt att det är den officella hemsidan för nobelpriset. Den har vad som verkar information om samtliga nobelpris som givits ut.
att vara källkritisk mot samtliga. Jag kommer därför slumpmässigt välja ut ett antal källor att vara kritisk mot.
Efter som att det är den officiella sidan om det gällande ämnet så kan man förutsätta att informationen som ges är korrekt.
Även ett flertal andra källor som jag tittat på styrker den informationen som ges vilket tyder på att den är korrekt.
==Första källan==
Den första källan som jag ska vara källkritisk emot är <br />
''"Forskning.se drivs och utvecklas av tolv myndigheter och stiftelser som finansierar forskning samt landets lärosäten. Varje finansiär utser en ledamot till årsstämman där även fyra representanter från landets lärosäten finns med. En styrgrupp, vald av årsstämman, ansvarar övergripande för forskning.se:s verksamhet och budget. Redaktionen är placerad på Vetenskapsrådet, som är förvaltande organ."''
Det faktum att det är myndigheter och lärosäten som driver siten för att samla forskningsinformation så kan man snabbt dra slutsatsen att det är en trovärdig källa. Om man sedan kollar på självaste artikeln så är den skriven av en vetenskapsjournalist och sedan i efterhand är faktakontrollerad av en professor i tillämpad kärnfysik vid institutionen för fysik och astronomi så ökar det trovärdigheten drastiskt.
<br />
<br />
<br />
<br />
Chalmers är för den icke allmänbildade en högskola som undervisar framförallt inom det teknikrelaterade ämnena. <br />
På vad jag har tolkat som deras officiella hemsida framgår det båda lokalisering av högskolan samt kontaktnummer. <br />
Detta stärker trovärdigheten på det sättet att en källa som ljuger har större anledning att inte vilja bli kontaktad då personer <br />
kan bli argsinta över den falska informationen given, eller enbart för att gömma sig på grund av andra skäl. Det framgår också <br />
väldigt tydligt att det är en teknikinriktad högskola dels på grund av deras namn som är ”Chalmers University of Technology” och <br />
dels på grund av deras många inriktningar som faller inom kategorin teknik och fysik, något som kvantelektrodynamiken är starkt förknippad till. <br />
Även om ovanstående information kan anses vara ”nog” bevis för att säkerhetsställa denna sida som trovärdig källa måste man ta i <br />
beräkning att den hemsida jag hänvisat till faktiskt inte är den officiella hemsidan för högskolan Chalmers. <br />
Det är en subdomän till Chalmers som några studerande har skapat i samband med ett skolarbete. <br />
Nu inser man snabbt att denna tillsynes trovärdiga källa kanske inte är så trovärdig trotsallt. Det finns ingen kritik på hemsidan ifrån <br />
utbildade ingenjörer eller fysiker på arbetet vilket implicerar att eleverna skulle ha kunnat hittat på eller i alla fall använt sig av felaktig information. <br />
Däremot har de angivit källhänvisningar som verkar trovärdiga och korrekta. Men så finner man den fasansfulla faktan att arbetet <br />
publicerades på hemsidan år 1997, som vilken dedikerad fysiker som helst inser man nu att mycket har hänt på 17 år. <br />
Även de minsta upptäckterna inom fysikens breda ramar kan påverka den mest betydelsefulla av teorier. <br />
Detta är något man ej kan försumma. I och med att jag skrev det här insåg jag att jag mer eller mindre precis skjutit mig själv <br />
i foten som argumenterar för att källan jag hänvisat till högst troligen är av bristande fakta. <br />
Detta gör källan näst intill oanvändbar och inte trovärdig.
==Tredje källan==
==Tredje källan==
Den tredje källan som jag ska vara källkritisk emot är<br />
Den sista källan som jag ska vara källkritisk emot är<br />
Strålsäkerhetsmyndigheten lyder under regeringen och tillhör Miljödepartementets ansvarsområde. Strålsäkerhetsmyndigheten har ansvar inom områdena strålskydd och kärnsäkerhet. Myndigheten arbetar pådrivande och förebyggande för att skydda människor och miljö från oönskade effekter av strålning. Efter som att det är en myndighet som leds av regeringen så kan man anta att det ställs en del krav på t.ex. äktheten av den information som myndigheten ger ut. Det är även en stor myndighet med ca 300 anställda som är kunniga i ämnet, har en budget på ca 400 miljoner kronor vilket gör det mindre troligt att småfel skulle existera i informationen. Den är även till viss del skattefinansierad vilket ökar kraven ännu mer.
<br />
<br />
Denna artikel som jag hänvisat till ligger på Discoverys hemsida det vill säga. <br />
Samma orginisation som står bakom Discovery Channel. Artikeln är väl formulerad och <br />
det framgår vem som har skrivit artikeln. Vid en snabb google-sökning hittar man information <br />
som tyder på att författaren till artikeln, nämligen Jonathan Atteberry, har blivit hänvisad som källa <br />
på ett arbete han har gjort på en annan hemsida, arbete är gällande fysikrelaterade ämnen, bl.a om <br />
Higgs Partikel och hur den påverkat vårt universum. (http://why-sci.com/higgs-boson/)<br />
Detta stärker hemsidans och författarens trovärdighet då han tycks vara väl bekant med fysikämnet.<br />
Dock saknas källhänvisningar på artikeln vilket är synd eftersom det sänker trovärdigheten fenomenalt. <br />
Man får däremot inte glömma att artikeln är publicerad på Discoverys hemsida. En orginisation som gjort sig välkänd <br />
genom sin undervisning delvis via TV samt via deras hemsida. Undervisning om allt mellan marina djur till fysikaliska storkverk. <br />
Progam som Mythbusters sänds på Discovery Channel, och vi vet alla att Mythbusters är av trovärdigt material. <br />
Således implicerar det att Discovery måste vara en trovärdig orginisation, varför annars skulle mythbusters vilja få sitt <br />
program sänt på deras kanal? Dock så måste man återigen tänka på att vara en Tv-kanal har sina nackdelar eftersom <br />
detta kan leda till överdrift av information för att locka tv-tittare, eftersom tv-kanaler går runt på deras tittare. <br />
Men sänker detta trovärdigheten publicerad på deras hemsida? Vanan att överdriva information sänt på TV kan ha <br />
influerat författarna av artiklarna publicerade på deras hemsida till att göra detsamma, jag menar dock att detta inte är sannolikt. <br />
Vid första åsyn kan man tycka att denna källa verkar oseriös grundat på namnet. (”Dummies” betyder, fritt översatt, ”dummisar” i den mening att man är osmart) <br />
men efter man gått igeom sidans material inser man snabbt att det kanske inte är en sådan oseriös sida ändå. <br />
Den har tagit sig på ansvaret att förklara det, som för många anser är svårt att förstå, på ett enkelt och förståeligt sätt. <br />
En fin och inspirerande tanke måste jag medge, det stärker ändock inte trovärdigheten utan snarare sänker den med anledning till att i <br />
försök att förenkla information kan det bli lätt hänt att fakta adderas eller försummas som är relevant och betydande negativt <br />
eller positivt för sammanhanget. De hänvisar inga källor vilket kan vara ett eventuellt tecken på att det försöker dölja trovärdigheten i det dem skriver. <br />
Men det skulle likväl kunna vara för att det enligt deras subjektiva åsikt påverkar webbsidans utseende till det negativa. <br />
Det framgår klart och tydligt vem som skrivit artikeln vilket är något bra eftersom de då inte är rädda för att visa sina ansikten eller <br />
sina namn vilka skulle kunna implicera att det är trovärdig fakta publicerad i artikeln. Det skulle även kunna vara fallet att det har <br />
publicerat artikeln under psudonamn vilket många gör, om så är fallet spelar det jag tidigare sade ingen roll eftersom deras riktiga namn inte blir publicerade. <br />
På deras hemsida framgår det att man kan köpa böcker om ämnen som det finns kortare artiklar om. För att en bok ska få publiceras som grundar sig på fakta blir den kontrollerad. <br />
Detta stärker hemsidans trovärdighet enormt. Det har även en mobilapp vilket implicerar att det är ett seriöst företag som har lagt pengar på sin verksamhet vilket en <br />
oseriös hemsida högst troligen inte hade tagit sig pengar eller tid till att göra. Det finns även kontaktinformation på hemsidan som stödjer ytterliggare tro om hög trovärdighet.<br />
Dessa argument har lett mig till att tro att denna hemsida kan klassificeras som en trovärdig sådan.
8- Schrödinger, E. (1926). "An Undulatory Theory of the Mechanics of Atoms and Molecules". Physical Review 28 (6): 1049–1070. Bibcode:1926PhRv...28.1049S. doi:10.1103/PhysRev.28.1049. Archived from the original on 17 December 2008<br />
Betasönderfall eller β-sönderfall som det även kan skrivas som, är inom kärnfysiken ett radioaktivt sönderfall där atomkärnan sönderfaller genom att avge en betapartikel som antingen är en elektron eller en positron.
som innebär att en atomkärna sönderfaller genom att avge en betapartikel, Sönderfalls produkten eller dotterkärnan som den även kallas hamnar i de flesta fall i ett exciterat tillstånd d.v.s. att energi tillförs så att en
elektron "hoppar upp" till ett skal som innehåller mer energi. Exciterade atomer är ofta väldigt instabila vilket leder till de let sönderfaller i gammastrålning.
Citat från boken som "beskriver" "problemet".
The problem was to find the right laws of beta decay. There appeared to be two particles, which
were called a tau and a theta. They seemed to have almost exactly the same mass, but one
disintegrated into two pions, and the other into three pions. Not only did they seem to have the
same mass, but they also had the same lifetime, which is a funny coincidence. So everybody was
concerned about this. 1 Hela kapitlet går att läsa här.
Problemlösning eller nått liknande eller typ info om Tau- och Betasönderfall
Martin Lewis Perl.
Tau
Den tau upptäcktes genom en serie av experiment mellan 1974 och 1977 av Martin Lewis Perl och hans med forskare vid SLAC-LBL gruppen. 2
Martin Perl delade 1995 års Nobelpris i fysik med Frederick Reines för sin upptäckt av tau-leptonen . Reines fick sin del av priset för den experimentella upptäckten av neutrinon. 2
Tau partikeln
Standardmodellen över elementarpartiklar.
Tau (τ), även kallad tau lepton, tau partikel eller tauon, är en elementär partikel som liknar en elektron. Tillsammans med elektronen, myonen, och de tre neutrinerna, klassificeras den som en lepton. Liksom alla elementarpartiklar, har tau en motsvarande antipartikel med motsatt laddning, med lika massa och spinn, vilket i tau:s fall är antitau. Tau partiklar betecknas med τ- och antitau med τ +
Betasönderfall
Betasönderfall innebär att den radioaktiva kärnan avger en betapartikel.
Betasönderfall kan delas in i tre olika typer av sönderfall: β--sönderfall, β+-sönderfall och ε-infångning. Vid ett betasönderfall bevaras den totala elektriska laddningen, kvarkantalet och leptonantalet, vilket innebär att om en lepton (elektron eller neutrino) bildas måste detta kompenseras med bildandet av en antilepton (positron eller antineutrino). Vid sönderfallet kan dotterkärnan hamna i ett exciterat tillstånd för att sedan sända ut energiöverskottet som gammastrålning. Även de inre elektronskalen kan exciteras vilket ger upphov till karaktäristisk röntgenstrålning vid deexcitationen. Energiöverskottet kan även tas upp av en annan elektron som avges som en Augerelektron, som har mycket lägre energier än en betapartikel.
β+-sönderfall
β+ sönderfall innebär att en proton i atomkärnan sönderfaller i en neutron, en positron och en neutrino.
En positron är elektronens antipartikel. Den har samma massa och har en lika stor men motsatt laddning som elektronen. Positronens laddning är +1 elementarladdning.
Diracekvationen postulerade existensen av positroner fyra år före det att partikeln 1932 upptäcktes av Carl D. Anderson. Det var första gången som en elementarpartikel först förutsagts teoretiskt innan den upptäckts experimentellt, något som blivit relativt vanligt sedan dess.
Eftersom det försvinner en proton i sönderfallet är atomnumret hos dotterkärnan ett lägre än atomnumret hos den ursprungliga kärnan. På elementarpartikelnivå är β+ sönderfall en omvandling av en uppkvark till en nerkvark genom utsändande av en W-boson|W+-boson som sönderfaller i en positron och en neutrino.
β−-sönderfall
Feynmandiagram för β− sönderfall
β− sönderfall innebär att en neutron i atomkärnan sönderfaller i en proton, en elektron och en antineutrino.
Eftersom det bildas en proton i sönderfallet är atomnumret hos dotterkärnan ett högre än atomnumret hos den ursprungliga kärnan. På elementarpartikelnivå är β− sönderfall en omvandling av en nerkvark till en uppkvark genom utsändande av en W-boson|W−-boson som sönderfaller i en elektron och en antineutrino.
ε-infångning
ε-infångning innebär att en elektron i atomkärnan ”fångas in” av atomkärnan, och omvandlar en proton till en neutron och en neutrino.
Varken tau- eller betasönderfall har någon påverkan på samhället i sig, dock så har tidigare ökad förståelse om atomers sönderfall och kärnfysik lett till spännande upptäckter inom ett flertal områden t.ex. inom medicin och energiproduktion. Detta lämnar plats för möjligheten att finna praktiska användningar i framtiden.
Medicin
Wilhelm Röntgen (1845-1923).
De kärnfysikaliska tillämpningarna inom medicin kan delas in i två grupper d.v.s. diagnostik och behandling. Den diagnostiska användningen är den som de flesta människor har kommit i kontakt med medan behandling är betydligt ovanligare.
Den diagnostiska användningen kommer man i kontakt med när man t.ex. när man besöker tandläkaren och tandläkaren tar en röntgen bild. Även när man fått ett benbrott så används röntgenstrålning för att diagnosera brottet.
Röntgenstrålning är en typ av fotonstrålning, det vill säga joniserande elektromagnetisk strålning med kort våglängd och höga fotonenergier. Röntgenstrålningen upptäcktes av forskaren Wilhelm Conrad Röntgen 1895, som fick det allra första Nobelpriset i fysik 1901 för den bedriften.
När man tar en röntgenbild så bestrålar man kroppen med röntgenstrålning varvid olika vävnadstyper i kroppen släpper igenom olika mycket strålning till en bakomliggande fotografisk film eller digital detektor som sedan kan framkallas för att se eventuella skador eller förändringar i kroppen.
Under senare år har även mer avancerade tekniker börjat användas. Dessa är vanligen baserade på att ett radioaktivt ämne eller ett annat ämne som kan aktiveras genom bestrålning injiceras i kroppen. Ämnet är av sådan typ att det uppsöker de delar av kroppen som man önskar studera eller deltar i speciella processer. De ämnen som används är normalt desamma som naturligt deltar i processer i kroppen men där någon av atomerna är utbytt mot en radioaktiv atom av samma slag. Detta är t.ex. fallet med PET (Positron Emission Tomography) som kommit till stor användning vid studier av aktiviteten i hjärnan. Principen är här att en atom av den stabila isotopen 12C byts ut mot en atom av 11C i det aktuella ämnet. Vid sönderfallet av 11C bildas en positron, och eftersom den är elektronens antipartiklel kan den lätt förintas genom växelverkan med en elektron. Eftersom det finns många elektroner i positronens närhet kommer den snabbt att annihileras (förintas), varvid det bildas två energetiska gammakvanta (fotoner). Dessa fotoner går ut ur kroppen och kan detekteras. Genom att båda fotonerna detekteras kan man spåra varifrån de kom. Genom att mäta under en längre tid kan man också studera hur det intagna ämnet omsätts tidsmässigt.
Röntgenstrålning är varken tau- eller betastrålning men i och med att vi vet mer om hur atomer sönderfaller och hur de strålar så kan vi hitta få en större förståelse för helheten.
Kärnkraft
Från de delade kärnorna frigörs neutroner som i sin tur klyver andra atomkärnor. Klyvningen kallas fission och avger mycket energi, som omvandlas till värme. Vatten hettas upp och bildar ånga, som driver turbiner. På turbinens axel omvandlar en generator rörelsen till el. I Sverige finns tio kraftproducerande reaktorer tre stycken vardera i Forsmark och Oskarshamn och fyra stycken i Ringhals.
Kärnklyvning av Uran-235Kedjereaktion vid kärnklyvning av Uran-235
Energikällan för kärnkraften här i Sverige är uran-235. Man utvinner energi ur uran genom kärnklyvning - fission. Med kärnklyvning menas att man splittrar atomkärnor genom att beskjuta dem med fria neutroner. För att en kärnklyvning skall kunna ske, måste det finnas tillgång till material som kan klyvas. I kärnkraft har man valt uran. Bilden till vänster visar en modell av kärnklyvning, av ämnet uran. När neutronen träffat atomkärnan, splittras atomkärnan i två ungefär lika stora delar. Härvid frigörs det även en mängd värmeenergi samt två eller tre nya neutroner. Det är sedan den frigjorda värmeenergin som tas till vara för att producera el. De nya neutronerna kan i sin tur klyva nya atomkärnor och man får ett fortsatt frigörande av energi, en så kallad kedjereaktion som kan ses till höger.
Slutsatser
Det är svårt att förstå vad Feynman menar när han säger att det finns ett samband emellan tauonen och betasönderfall då det inte finns någon tydlig koppling. Detta kan bero på att man hade en annan tro på hur det fungerade då som sedan visat sig vara felaktig, det kan även vara så att vid bokens författande så har man förkortat ett längre resonemang till ett kortare och på så sett tagit bort viktiga delar för att förstå hur Feynman tänker. Med en djupare kunskap och mer tid så är det säkerligen möjligt att hitta den koppling som Feynman såg men det är en uppgift för ett senare tillfälle.
På deras hemsida framgår det tydligt att det är den officella hemsidan för nobelpriset. Den har vad som verkar information om samtliga nobelpris som givits ut.
Efter som att det är den officiella sidan om det gällande ämnet så kan man förutsätta att informationen som ges är korrekt.
Även ett flertal andra källor som jag tittat på styrker den informationen som ges vilket tyder på att den är korrekt.
Andra källan
Den andra källan som jag ska vara källkritisk emot är http://www.forskning.se/nyheterfakta/teman/karnkraft/tiofragorochsvar/hurfungerarettkarnkraftverk.5.432ffcf123f048005f80001208.html
På forskning.se:s hemsida så står det att:
"Forskning.se drivs och utvecklas av tolv myndigheter och stiftelser som finansierar forskning samt landets lärosäten. Varje finansiär utser en ledamot till årsstämman där även fyra representanter från landets lärosäten finns med. En styrgrupp, vald av årsstämman, ansvarar övergripande för forskning.se:s verksamhet och budget. Redaktionen är placerad på Vetenskapsrådet, som är förvaltande organ."
Det faktum att det är myndigheter och lärosäten som driver siten för att samla forskningsinformation så kan man snabbt dra slutsatsen att det är en trovärdig källa. Om man sedan kollar på självaste artikeln så är den skriven av en vetenskapsjournalist och sedan i efterhand är faktakontrollerad av en professor i tillämpad kärnfysik vid institutionen för fysik och astronomi så ökar det trovärdigheten drastiskt.
Strålsäkerhetsmyndigheten lyder under regeringen och tillhör Miljödepartementets ansvarsområde. Strålsäkerhetsmyndigheten har ansvar inom områdena strålskydd och kärnsäkerhet. Myndigheten arbetar pådrivande och förebyggande för att skydda människor och miljö från oönskade effekter av strålning. Efter som att det är en myndighet som leds av regeringen så kan man anta att det ställs en del krav på t.ex. äktheten av den information som myndigheten ger ut. Det är även en stor myndighet med ca 300 anställda som är kunniga i ämnet, har en budget på ca 400 miljoner kronor vilket gör det mindre troligt att småfel skulle existera i informationen. Den är även till viss del skattefinansierad vilket ökar kraven ännu mer.
