Prečo atóm pomáha ľuďom a prečo sa dá zneužiť?

11.07.2009 00:00
atóm, fyzika
Jadrová fyzika (ilustračné foto) Autor:

"Možno ani maestro Kukura nemá v divadle také obecenstvo ako ja teraz," privítal študentov Detskej univerzity v Divadle Aréna profesor Jozef Lipka. "Priznám sa, že mám trému pre vás prednášať. Otázku, prečo atóm pomáha ľuďom a prečo sa dá zneužiť, ste mi položili vy a ja ju považujem za veľmi zaujímavú. Ale odpovedať na ňu nie je jednoduché," pokračoval Lipka.

Každá doba, každý odbor má svojich velikánov. Rovnako aj fyzika. Jednou z nich je Maria Curieová-Sklodowská, pôvodom Poľka, ktorá neskôr odišla do Francúzska. Tam spolu s mužom Pierrom začali svoje vedecké bádania. Táto vzácna pani raz povedala, že v živote sa netreba ničoho báť, treba tomu rozumieť.

Videozáznam z prednášky

Autor: T-Com – www.detskauniverzita.sk

Čo je dobré a čo je zlé

Môžeme si položiť otázku, ktorý človek, voda či atóm je dobrý a ktorý je už zlý. Atómy sú maličké, sú rovnaké, tak ktorý pomáha a ktorý nie?

Zoberme si za príklad dobré jedlo. Máme ho radi, ale to, čo je dobré pre jedného, nemusí byť dobré pre druhého. Jadrového fyzika raz postavili pred kopu zemiakov a povedali mu, aby ich rozdelil na veľké a malé. On však nevedel, ako ich rozdeliť. A keď sa ho opýtali prečo, tak im odpovedal, že mu nepovedali, od akého rozmeru sú zemiaky veľké. Alebo iný príklad. Nedávno zomrel Michael Jackson. Bol dobrý človek? Niekto hovorí, že áno, iný, že nie. Kde je hranica? Oheň je dobrý sluha, ale zlý pán. Údenie klobások sa môže skončiť aj požiarom. Uvedomme si, že ohňu musíme rozumieť a mať ho pod kontrolou. A to isté platí aj o vode či jadre. Väčšina domácností má plynový sporák, ale plyn môže aj vybuchnúť. Dôjde k tomu, len čo sa dostane spod kontroly.

Prednáška zaujala i dievčatá
Prednáška zaujala i dievčatá Autor: Robert Hüttner

Čo je hmota

Hmota je látka, ale môže mať rôzne formy. Látka sa skladá z molekúl a tie z atómov. Atóm však nie je konečná stanica. V ňom sú elementárne častice a tie sa skladajú ešte z kvarkov. Albert Einstein vytvoril jednoduchú rovnicu E = mc. Napísal malú rovnicu s tromi písmenkami a jedným číslom, a pritom vymyslel fantastickú vec. Hmota má rôzne formy. Vedci však vytvárajú aj nové formy hmoty v CERN-e, Európskej organizácii jadrového výskumu vo Francúzsku. Každá látka sa skladá z atómov a môže existovať v zásade v troch skupenstvách: plynnom, kvapalnom a pevnom. Výborným príkladom je voda. V plynnom ako para, v kvapalnom ako voda a v pevnom ako ľad. A existuje aj štvrté skupenstvo. A tým je plazma.

Čo tvorí atóm

Slovo atóm pochádza z gréckeho slova athomos, čo v preklade znamená nedeliteľný. Je naozaj atóm ďalej nedeliteľný? Nie. Dnes vieme, že má zložitejšiu štruktúru. Tvoria ho elektróny, protóny a neutróny. Elektróny krúžia okolo jadra atómu ako planéty okolo Slnka. Polomer atómu je veľmi, veľmi malý, takmer si ho nemožno predstaviť. Atómový obal tvoria elektróny a atómové jadro obsahuje protóny a neutróny. Tie však nie sú najmenšie čiastočky. Tými sú kvarky, ktoré tiež identifikovali v CERN-e. Sú to stavebné časti protónov a neutrónov. Sú tri páry kvarkov, up (horný) a down (dolný), charm (pôvabný) a strange (podivný) a napokon top (vrchný) a bottom (spodný).

Atómy vytvárajú molekuly aj pevnú látku, takzvanú kryštalickú mriežku. Vy deti ste teraz ako atómy. Ak by ste sa pochytali za ruky, tak by ste takú mriežku vytvorili. Kryštály môžu byť krásne. Ale kto hovorí atómom, aby si posadali tak, aby boli pekné? Kto to maľuje? Picasso? Nie, atómy to vedia samy. Keď je atóm neutrálny, tak je počet protónov a elektrónov rovnaký. Ak nie je, stane sa z atómu ión.

Profesor Lipka odhaľuje mladým študentom...
Profesor Lipka odhaľuje mladým študentom tajomstvá fyziky. Autor: Robert Hüttner

Čo je to žiarenie

Atómy a ich jadrá sú zdrojmi rôznych druhov žiarenia. Za žiarenie sú zodpovedné atómy. Každý druh žiarenia má rôzny vplyv na človeka – pomáha i škodí. Napríklad nie je dobré mať mobilný telefón stále pri uchu, pretože vydáva mikrovlnné žiarenie. Infračervené žiarenie škodí, pretože v blízkosti jeho zdroja si človek môže popáliť ruku. Tiež si musíme dávať pozor na UV (ultrafialové) žiarenie zo slnka, i keď je tlmené atmosférou. V nej sú však ozónové diery, čo je nebezpečné. Preto si treba pri opaľovaní dávať veľký pozor. Aj priame pozeranie do slnka môže poškodiť oči.

Časté röntgenovanie môže uškodiť, preto musí mať lekár prehľad, koľko ráz bol pacient na röntgene. Ďalším druhom žiarenia je gama, ktoré pochádza z jadra. Keď má človek prebytok energie, musí si ju nejako vybiť. Poslušnejšie deti pomôžu rodičom pri umývaní riadu, tie menej poslušné si buchnú do stola. Takto sa zbavujú energie. Keď majú prebytok energie jadrá, tak sa jej chcú zbaviť. A pred tým sa musíme chrániť.

Žiarenie možno aj odmerať, a to scintilačným detektorom. Výsledky sa následne spracúvajú v počítači. Dokážeme zmapovať krajinu, kde je ktoré žiarenie aké silné. Pred alfa žiarením je jednoduchá ochrana.
Stačí papier alebo šesť centimetrov vzduchu. Pred beta žiarením sa možno chrániť napríklad hliníkovou fóliou. Pred gama žiarením treba už niečo silnejšie, napríklad olovenú dosku.

Čím je žiarenie silnejšie, tým viac sa musíme chrániť. Kozmické žiarenie je zase také žiarenie, ktoré pochádza z výbuchu hviezd v kozme.

Odkiaľ sa berie energia

Zdrojmi energie sú slnko, voda, vietor, uhlie a drevo, plyn, biomasa a jadro atómu. V tepelnej elektrárni sa spaľuje uhlie, voda sa zahrieva a mení na paru a poháňa turbínu. Potom sú elektrárne vodné, geotermálne i veterné – také možno nájsť aj v susednom Rakúsku. Energia sa dá získať aj z biomasy, ktorá je jej obnoviteľným zdrojom a považuje sa za palivo budúcnosti. Za zdroj energie možno využiť aj more a morský príliv.

Jadrová energia je energia skrytá v jadre. Keď máte balón plný plynu, je v ňom viac vzduchu ako v okolí, a tak vzniká pretlak. Balón praskne, ak doň pichnete špendlíkom. Pritom sa uvoľní energia. A podobne je to aj s jadrom. Elektróny ostreľujú jadro uránu, to sa roztrhne a uvoľní sa veľká energia.

V jadrovom reaktore elektróny strieľajú do jadier uránu. Vzniká reťazová reakcia, ale musí byť pod kontrolou. Rozdiel medzi tepelnou a jadrovou elektrárňou je v tom, že v tepelnej spaľujeme uhlie a v jadrovej ,,spaľujeme" urán. Kým v tepelnej spálime milión vagónov uhlia, na rovnaké množstvo energie nám stačí ,,spáliť" jeden vagón
uránu.

V jadrovej elektrárni tak vzniká milión ráz menej odpadu. Reaktor jadrovej elektrárne môžeme hocikedy zastaviť, dokonca sa vie aj on sám odstaviť, ak sa s ním niečo deje. Na svete je v prevádzke viac ako štyristo reaktorov a ďalšie sa budujú.

Atóm sa však dá zneužiť k nekontrolovanej reťazovej reakcii a vtedy dochádza k výbuchu. Hrôzostrašným príkladom je bomba Little Boy, ktorú na konci druhej svetovej vojny Američania zhodili na Hirošimu. Dnešná Hirošima je opäť postavená, ale muselo sa počkať, kým z nej zmizne rádioaktivita.

Za najväčšiu katastrofu v jadrovej energetike sa považuje výbuch v Černobyle. K výbuchu došlo najmä pre ľudskú hlúposť. Reaktor obsluhe naznačoval, že niečo nie je v poriadku, ale ľudia pokračovali v experimentoch. Problémom boli tiež technické nedostatky. Žiaľbohu v Černobyle bude zvýšená rádioaktivita desiatky, ba aj stovky rokov. Proces rádioaktívneho rozpadu sa totiž nedá ovplyvniť.

Prof. Ing. Jozef Lipka, DrSc.

Narodil sa 30. júla 1940 v Ústí nad Oravou. V roku 1962 absolvoval odbor fyzika tuhých látok na Elektrotechnickej fakulte Slovenskej vysokej školy technickej (SVŠT). Po skončení štúdia sa stal asistentom na katedre jadrovej fyziky a techniky, ktorú v súčasnosti vedie. Za profesora v odbore fyzika kondenzovaných látok a akustika ho vymenovali v roku 1991. V rokoch 1967 až 1969 pôsobil ako pedagóg počas expertízneho pobytu na univerzite v egyptskej Káhire. Vo vedeckovýskumnej činnosti sa venuje aplikácii jadrovo-fyzikálnych metód v materiálovom výskume, najmä Mossbauerovej spektroskopii. Za túto činnosť mu v roku 1976 udelili Národnú cenu Slovenskej republiky. Viac ako 210 vedeckých prác publikoval v odborných časopisoch a predstavil na mnohých odborných konferenciách.

Prof. Ing. Jozef Lipka
Prof. Ing. Jozef Lipka
DUK 2008 obálka
DUK 2008 obálka

Článok vznikol na základe prednášky uskutočnenej v rámci projektu Detská univerzita Komenského. Vydavateľstvo PEREX z každého ukončeného ročníka vydáva zborník vo forme pestro ilustrovanej knižky sumarizujúcej obsah prednášok z daného ročníka. Knižka z prvého ročníka (2003) je už vypredaná, vydania z ročníkov 2004, 2005, 2006, 2007 a 2008 si môžete objednať za cenu 5€ (151 Sk) + poštovné na tel. čísle 02/4959 6270 od 8. do 14. hodiny, alebo emailom na adrese predplatne@pravda.sk.

Sleduj najnovšie články na našom Facebooku
Ponuky zo Zľavy.Pravda.sk