Kernefysik - matematikfysik

© Erik Vestergaard – www.matematikfysik.dk 21
11. Forsøg: Radioaktivt henfald af barium
Formålet med dette forsøg er at vise, at henfaldet af Barium adlyder
henfaldsloven, dvs. at aktiviteten aftager eksponentielt med tiden. Da
det exciterede barium, vi skal undersøge, har en halveringstid på 2–3
minutter kan det ikke lade sig gøre at opbevare en kilde bestående af
udelukkende dette stof. Så ville kildens aktivitet jo hurtigt aftage til
0. Heldigvis viser det sig, at man i stedet kan lave en kilde med
Cæsium-137, som så henfalder til Barium. Sagen er, at Cæsium-137
er β-radioaktiv med en halveringstid på ca. 30 år. Dette betyder, at kilden kan
”overleve” længe. Som vi kan se af energidiagrammet nedenfor er der to måder, cæsium
kan henfalde til Barium: 8% af stoffet vil henfalde direkte til barium i grundtilstanden
ved udsendelse af en β-partikel med energien 1,17 MeV. Resten, 92%, henfalder først
til barium i en exciteret tilstand (Ba*), under udsendelse af en β-partikel med energien
0,51 MeV. Det exciterede barium vil herefter lynhurtigt henfalde til grundtilstanden
under udsendelse af et gammakvant (γ) med energien 0,66 MeV. Det er henfaldet af
gammastrålingen, vi er interesseret i at studere i denne øvelse.
Det er klart, at vi for at forsøget skal lykkes må have en vis mængde exciteret barium til
stede ved begyndelsen og derefter skal dette barium blot henfalde; der må ikke blive tilført
ny barium undervejs! Derfor må vi skaffe os af med cæsiummet, da det jo vil blive
ved med at skabe ny barium, foruden at det måske også vil bevirke, at β-henfaldene
bliver talt med. Heldigvis viser det sig, at man kan lave en såkaldt Barium-generator.