14. Πώς υπολογίζεται η ενέργεια που εκλύεται σε μια πυρηνική αντίδραση;

Υπολογισμός Τιμής Q: Προκύπτει από το έλλειμμα μάζας μεταξύ αντιδρώντων και προϊόντων: Q = (mαρχ − mτελ)c2.

Εξώθερμες vs Ενδόθερμες: Αν Q > 0 , η αντίδραση είναι αυθόρμητη και απελευθερώνει ενέργεια ως κινητική ενέργεια προϊόντων και ακτινοβολία γ. Αν Q < 0 , απαιτείται παροχή ενέργειας.

Σχετικιστική Μετατροπές Μονάδων: Χρησιμοποιείται η ισοδυναμία 1 u = 931.5 MeV/c2 για την άμεση μετατροπή ελλείμματος μάζας σε ενέργεια.

Κατανομή Ενέργειας: Η ενέργεια κατανέμεται στα προϊόντα σύμφωνα με τη διατήρηση της σχετικιστικής ορμής.

15. Εξηγήστε τον εκθετικό νόμο της ραδιενεργού διάσπασης και τη χρήση του στη χρονολόγηση.

Εκθετικός Νόμος Διάσπασης: Ο αριθμός των εναπομενόντων πυρήνων δίνεται από τη σχέση N(t) = N0 e−λt, όπου λ η σταθερά διάσπασης.

Χρόνος Ημιζωής ( T1/2): Ο χρόνος στον οποίο απομένει ο μισός αρχικός αριθμός πυρήνων:

T1/2 = ln(2) / λ ≈ 0.693/ λ .

Αρχή Ραδιοχρονολόγησης: Βασίζεται στη μέτρηση της αναλογίας μη διασπασμένου ισοτόπου προς σταθερό θυγατρικό προϊόν.

Παράδειγμα Άνθρακα-14 (14C): Χρησιμοποιείται για οργανικά ευρήματα ( T1/2 = 5730 έτη ) συγκρίνοντας την αναλογία 14C / 12C με την ατμοσφαιρική.

16. Ποιες αρχές της σύγχρονης φυσικής αποτελούν τη βάση για σύγχρονες διαγνωστικές και θεραπευτικές τεχνικές;

Πυρηνικός Μαγνητικός Συντονισμός (NMR / MRI): Βασίζεται στο κβαντικό spin των πρωτονίων (υδρογόνου) και την αλληλεπίδρασή τους με εξωτερικά μαγνητικά πεδία και ραδιοσυχνότητες.

Τομογραφία Εκπομπής Ποζιτρονίων (PET): Αξιοποιεί τη σχετικιστική εξαΰλωση ύλης-αντιύλης ( e⁺+ e⁻ → 2γ ) για τον εντοπισμό καρκινικών μεταβολικών εστιών.

Ακτινοθεραπεία (Γραμμικοί Επιταχυντές): Βασίζεται στις σχετικιστικές εξισώσεις κίνησης ηλεκτρονίων και παραγωγής υψηλής ενέργειας ακτίνων X bremsstrahlung.

Ακτινοδιαγνωστική (CT / Ακτινογραφία): Βασίζεται στον ιονισμό της ύλης και το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο / φαινόμενο Compton.