Re: Skad atom wie kiedy ma sie rozpasc?

Witam
Kazdy atom rozpada się niezależnie.
Jeśli tylko opiszemy ten proces jako proces stochastyczny
i prawdopodobieństwo rozpadu każdego z nich jest takie samo,
to obserwujemy wykładniczy zanik liczby atomów.
Atomy nic nie muszą wiedzieć, to czysto losowa gra.
W każdym momencie prawdopodobieństo rozpadu jest takie samo i dlatego
jeden atom czeka dłużej a inny krócej.
Jak część się rozpadnie to zostanie mniej atomów i rozpadaję się
statystycznie wolniej (wolniej w pozostałej próbce złożonej w wielkiej
liczby atomów, ale dla każdego atomu nic się nie zmienia).
Aby to pojac wystarczy zrozumieć rachunek prawdopodobieństwa,
a dokładniej fizyke statystyczną.
No i tu nie jest potrzebna mechanika kwantowa, ani tym bardziej Kot
Schroedingera.
Pozdrawiam
Michał

Dnia 2011-05-22, nie o godzinie 01:42 +0200, pavlo36 pisze:
> Parę lat temu na wykładach z chemii nieorganicznej profesor postawił nam podobne pytanie. Zaczęło się od Einsteina który powiedział "Bóg nie gra w kości" rozumiejąc przez to że musi istnieć jakieś nieznane jeszcze ludziom prawo determinujące kiedy które jądro ulega rozpadowi. Na razie człowiek przyjął przytoczoną zasadę prawdopodobieństwa i okres półtrwania jest jakąś próbą opisania zjawiska w czasie ale mając gram pierwiastka o czasie połowicznego rozpadu, dla przykładu, minutę, to pół gramu może się równie dobrze rozpaść w pierwszych 10 sec jak i dopiero pod koniec tej minuty. Być może chemicy zajmujący się badaniem materii promieniotwórczej odnajdą jakieś prawo dzięki któremu atomy wiedzą że rozpadła sie już połowa próbki i trzeba poczekać do końca odliczania zanim rozpaść się będą mogły inne atomy. Może ktoś jest na bieżąco lub ma dostęp do nowinek naukowych i będzie mógł powiedzieć co w trawie piszczy.
>
>
> Rozważając rozpad pojedynczego atomu można skojarzyć to z kotem Schroedingera. po czasie połowicznego rozpadu z początku można pomyśleć, że rozpadło się pół atomu. Natomiast nadal mamy prawdopodobieństwo istnienia lub już nie tego atomu, kot jest jednocześnie żywy i martwy. Idąc tym tropem możemy wysnuć podobne wnioski. Zjawiska ze świata mikroskopowego trudno odnieść do świata makroskopowego. Myślę że przydatny będzie cytat z wikipedii "Przedmioty dostępne nam do obserwacji w naszej skali składają się z obiektów podlegających prawom mechaniki kwantowej. Jednak, ze względu na bardzo dużą ilość tych obiektów, ich poszczególne stany uśredniają się, nie pozwalając obserwować efektów kwantowych."
>
> Kiedyś wyobrażałem sobie że atomy podrzucają sobie monetą do skutku aż wypadnie, powiedzmy, orzeł. wg prawdopodobieństwa po kolei któremuś wypada orzeł, rozpada się i po upływie czasu zostaje tylko połowa chłopaków. W miare jak rosła moja wiedza o budowie atomu dowiedziałem się że rozpad jest spowodowany odpychaniem się protonów a ilość neutronów jest niedostaczena by zrekompensować ruchy, zaczyna brakować "ścian" na których protony mogły by sie zatrzymać. Można sobie wyobrazić w pewnej przestrzeni magnesy jednoimienne. Odpychają się od siebie, są w nieustannym ruchu, odlatując od jednego dolatują do innego od którego znów sie odpychają i tak sobie biegają aż w końcu część jądra wypadnie. W takim modelu nie ma miejsca na jakieś zasady, po prostu jest to zjawisko probalistyczne a człowiek po prostu umie zmierzyć czas potrzebny na zajście pewnej określonej ilości tych zjawisk. Chciałbym jeszcze zaznaczyć, że gdy rozpada się połowa mierzonej próbki, to w tym samym czasie tak na prawde rozpada się połowa wszystkich atomów na świecie, bo rozpada się połowa z każdej grudki pierwiastka występujących na świecie, więc atomy nie muszą "wiedzieć" ilu kumpli się już rozpadło i czy jest już ich czas czy jeszcze nie.
>
>
> Dnia 21 maja 2011 23:51 ll <listowner.listy@googlemail.com> napisał(a):
>
> > Ktos mi zadal pytania odnosnie rozpadu promieniotworczego atomow:
> >
> > > A dlaczego jeden rozpada się już, a inny musi na to poczekać, skoro
> > > niczym się nie różnią? Skąd każdy z nich "wie" kiedy ma się rozpaść?
> > > Gdzie mają taką informację? :-) A może z tymi atomami, to jest tak jak
> > > z pojedynczym człowiekiem i tłumem który jako pewna całość funkcjonuje
> > > nieco inaczej niĹź jednostki?
> >
> > W studenckich czasach tez sie kiedys nad tym zastanawialem, ale nie
> > przypominam sobie odpowiedzi, wiec chyba takiej nie bylo.
> > Jest prawo rozpadu naturalnego, ale ono nie odpowiada na te pytania.
> >
> > Krotkie googlanie wyrzucilo przyklad podobnych pytan:
> > "A teraz weźmy jakiś niestabilny atom. Czy on ma w sobie zegar? Czy
> > rozumie czas? A jeśli tak, to w jaki sposób go rozumie? Skąd wie, kiedy ma
> > się rozpaść? Rozpada się całkowicie przypadkowo? Wiemy, że nie całkowicie, bo
> > są "prawa rozpadu". Jak więc taki atom "mierzy czas"? Czym go mierzy? Z jaką
> > dokładnością go mierzy? Skąd wie co to jest 10E-20 czy 10E+120?"
> > http://autodafe.salon24.pl/64951,dlaczego-stale-fundamentalne-fizyki-maja-byc-zmienne#comment_998466
> >
> > Filozofowie na ten temat tez debatuja:
> >
> > "Or consider the case of radioactive decay. In any given time period, a
> > certain percentage of the atoms of a radioactive material will
> > spontaneously decay. That percentage is constant as a function of the
> > number of remaining atoms, and is totally independent of sample size. In
> > fact, it is a universal constant for the material, and is usually
> > expressed in the form of the material's half­life. But how do just the
> > right number of atoms 'know' to disintegrate in a specified time interval?
> > How does any one atom 'know' what its neighbors are doing? Is it some sort of
> > Leibnizian pre­established harmony? "
> > http://www.zubiri.org/works/englishworksabout/frsciencenature.htm
> >
> > Sa tam tez podane dwa inne ciekawe problemy:
> > "The scientist knows that physical processes are regulated by laws which are
> > expressible in terms of mathematics. For example, under Newtonian mechanics
> > the distance travelled by a freely falling body is s = 1/2 at2, What does
> > this mean? Does the body somehow 'know' that it is supposed to fall in such a
> > way that it satisfies the differential equation d2s/dt2 = g? "
> >
> > "Or take what may be the most famous example of this apparent 'knowledge' on
> > the part of physical objects. If we assemble the usual apparatus for
> > measuring interference of electrons, consisting of a source of coherent (i.e.
> > in phase) electrons having a wavelength given by the deBroglie relation , a
> > screen containing two slits, and a second screen such that the electrons from
> > the source passing through the two slits may impinge on it, we will observe
> > an interference pattern. The exact details are unimportant. The phenomenon of
> > interference is well­known, and occasions no surprise. But now let the
> > electrons be emitted one at a time. We would expect, naturally, that the
> > pattern should disappear, since it was formed only by the phase relationships
> > resulting from large numbers of particles emerging from the two slits. But,
> > when the experiment is performed, the pattern remains constant, in the sense
> > that the electrons show up at the same places they did before. How can this
> > be? How can one single electron go through both slits and interfere with
> > itself? Or how can it know which point on the screen to strike? Yet somehow
> > it apparently does. Or perhaps it doesn't. Perhaps the entire way of viewing
> > the problem, which gives rise to this paradox, needs to be discarded."
> >
> > Co mowi wikipedia:
> > "Rozpad radioaktywny jest procesem losowym związanym ze zjawiskiem
> > tunelowym i nie da się przewidzieć, w jakim momencie dany atom ulegnie
> > rozpadowi. Można natomiast określić prawdopodobieństwo rozpadu w
> > określonym czasie. Jest ono niemal niezależne od czynników zewnętrznych, w
> > tym i od wielkości próbki, dlatego dla każdego nietrwałego jądra można
> > określić charakterystyczny czas połowicznego rozpadu - czas, po jakim
> > połowa jąder z próbki ulegnie rozpadowi[92]. Rozpad jest wykładniczy, co
> > oznacza, że po upływie dwukrotności tego czasu pozostaje 1/4 jąder, po
> > trzykrotności 1/8 itd."
> > http://pl.wikipedia.org/wiki/Atom#Rozpad_radioaktywny
> >
> > Wiecej po angielsku:
> > "A half-life often describes the decay of discrete entities, such as
> > radioactive atoms. In that case, it does not work to use the definition
> > "half-life is the time required for exactly half of the entities to
> > decay". For example, if there is just one radioactive atom with a half-
> > life of 1 second, there will not be "half of an atom" left after 1 second.
> > There will be either zero atoms left or one atom left, depending on
> > whether or not the atom happens to decay.
> >
> > Instead, the half-life is defined in terms of probability. It is the time
> > when the expected value of the number of entities that have decayed is
> > equal to half the original number. For example, one can start with a
> > single radioactive atom, wait its half-life, and measure whether or not it
> > decays in that period of time. Perhaps it will and perhaps it will not.
> > But if this experiment is repeated again and again, it will be seen that -
> > on average - it decays within the half life 50% of the time.
> >
> > In some experiments (such as the synthesis of a superheavy element), there
> > is in fact only one radioactive atom produced at a time, with its lifetime
> > individually measured. In this case, statistical analysis is required to
> > infer the half-life. In other cases, a very large number of identical
> > radioactive atoms decay in the time-range measured. In this case, the law
> > of large numbers ensures that the number of atoms that actually decay is
> > essentially equal to the number of atoms that are expected to decay. In
> > other words, with a large enough number of decaying atoms, the
> > probabilistic aspects of the process can be ignored.
> >
> > There are various simple exercises that demonstrate probabilistic decay,
> > for example involving flipping coins or running a computer
> > program.[2][3][4] For example, the image on the right is a simulation of
> > many identical atoms undergoing radioactive decay. Note that after one
> > half-life there are not exactly one-half of the atoms remaining, only
> > approximately, due to random variation in the process. However, with more
> > atoms (right boxes), the overall decay is smoother and less random than
> > with fewer atoms (left boxes), in accordance with the law of large
> > numbers."
> > http://en.wikipedia.org/wiki/Half-life#Probabilistic_nature_of_half-life
> >
> > BTW, to tez ciekawe:
> > "Na Ziemi naturalnie występuje około 339 różnych nuklidów[76], z czego 227
> > (około 67%) jest stabilnych i nie ulega radioaktywnemu rozpadowi. Jednak
> > jedynie 90 z nich nie ma teoretycznej możliwości rozpadu, pozostałe 137
> > taką możliwość wedle współczesnej wiedzy posiadają, ale nigdy takiego
> > rozpadu nie zaobserwowano. OprĂłcz tych 227 stabilnych nuklidĂłw u kolejnych
> > 30 potwierdzono radioaktywny rozpad, ale czas tego rozpadu jest zbyt duĹźy,
> > aby dało się go wyznaczyć eksperymentalnie. Kolejnych 31 ma czas
> > połowicznego rozpadu przekraczający 80 milionów lat, dzięki czemu ich
> > resztki dotrwały do dzisiejszych czasów od początków istnienia Układu
> > Słonecznego. Daje to w sumie 288 tzw. pierwotnych nuklidów, istniejących
> > na Ziemi od jej początków. Ostatnie 51 istniejących na Ziemi naturalnie
> > nuklidów to produkty rozpadu cięższych nuklidów (jak np. rad powstający z
> > rozpadu uranu) i produkty naturalnych reakcji jądrowych (jak węgiel-14
> > produkowany w górnych warstwach atmosfery pod wpływem promieniowania
> > kosmicznego)[77][78]."
> > http://pl.wikipedia.org/wiki/Atom
> >
> > Ale odpowiedzi na postawione pytania brak.
> >
Received on Sun May 22 13:15:58 2011