MAGÁTALAKULÁSOK (ATOMMAGÁTALAKULÁSOK)

Ha az atom magja spontán, természetben előforduló módon (1896, A. H.

Becquerel), vagy mesterségesen (1919, E. Rutherford) előidézett hatásokra átalakul és más elem jön létre, akkor beszélünk atommagátalakulásról. Az első atommagátalakítást 1931-ben, mesterségesen gyorsított részecskékkel J. D.

Cockcroft és E. T. S. Walton valósította meg. 1934-ben a Joliot-Curie házaspár olyan magátalakítást végez, amelynek eredményeként nagyobb rendszámú elem keletkezik, mint az eredeti volt.

Az atommagátalakulásoknak három típusa van. Az egyik, amikor valamilyen elemből egy másik elem keletkezik, ez a radioaktív bomlás. E. Rutherford 1902-ben meghatározta törvényszerűségeit. A másik, amikor a kiindulási elemből két másik elem keletkezik, ez a maghasadás (fisszió). A harmadik, amikor két kiindulási elemből keletkezik egy más elem, ez a magegyesülés (fúzió). 1920-ban F. W. Aston vizsgálatai kimutatják, hogy mindhárom folyamat energia

felszabadulással jár együtt. A folyamatok ugyanis úgy zajlanak le, hogy a létrejövő elemek mindig alacsonyabb energia szintet képviselnek, mint a kiindulási elemek. Sir A. S. Eddington szerint a Nap energiája az atomnál kisebb részecskék (ilyen az atommag is), reakciójából származik (1920).

A magátalakulási folyamatok egyik fajtája a magfúzió vagy magegyesülés.

Gyakran nevezik termonukleáris reakciónak is. Amikor könnyű atommagok (vagy izotópok) egyesülnek nehezebb atommaggá akkor beszélünk magfúzióról. Ha a felszabaduló energia szabályozható, akkor fúziós reaktorról beszélünk. Ha az energia felszabadulási folyamat nem szabályozható, vagyis a jelenség robbanás szerűen játszódik le, akkor bombáról beszélünk. A folyamat csak nagyon magas hőmérsékleten játszódik le, mert az anyagnak plazma állapotba kell kerülnie.

Mivel a létre jött atommag tömege kisebb, mint az egyesült magok össztömege, így a tömegkülönbség energia formájában szabadul fel (1919, F. W. Aston). A hidrogén fúziójával magyarázza Nap energiatermelő folyamatait H. A. Bethe és tőle függetlenül C. F. von Weizsacker (1938). Hidrogén izotópokból hélium keletkezik. A hidrogénatommag fúziójához szükséges körülmények pontos adatait 1957-ben J. D. Lawson számítja ki. 1969-ben a Szovjetunióban hidrogénplazmát állítottak elő, néhányszor tízmillió fokra hevítették és ebben az állapotban egyszázad másodpercig fenn is tartották a Tokamak-3 nevű készülékben. 5 századmásodpercig sikerül fenntartani szabályozott magfúziót egy amerikai fúziós reaktorban 1982-ben. 1986. augusztus 08-án 0,2 másodpercig sikerül megtartani 200 millió fokra hevített plazmát. 1973-ban Amerikában óriáslézerrel kísérelnek meg magfúziót előállítani.

A magátalakulási folyamatok másik fajtája az atommaghasadás vagy fisszió. A nehéz atommagok energia-felszabadulással járó folyamat eredményeként könnyebb atommagokká hasadnak szét (1919, F. W. Aston). A maghasadás lassú neutronok, nagy sebességű elektromos töltéssel bíró részecskék vagy gamma sugárzás hatására következik be. Neutronbesugárzás hatására O. Hahn és F. Strassmann első ízben hozza létre uránatommag hasítását. 1939 januárjában L. Meitner és O. R. Frisch értelmezi O. Hahn és Strassmann

kísérletét és megállapítja, hogy atommaghasadás történt. A keletkezett elemek és részecskék (hasadási termékek) tömege kisebb, mint az eredeti tömeg. A tömegkülönbség energiaként szabadul fel. A hasadással keletkezett atommagok radioaktív bomlások után alakulnak stabil atommagokká.

Minden atommaghasadáskor keletkeznek neutronok is, amelyek újabb maghasadásokat hozhatnak létre, ha a sebességük nem túl nagy (lassú neutronok). Ha elegendő hasadó anyagunk van (kritikus tömeg), akkor létre jöhet a folyamatos maghasadás, a láncreakció. A lassú neutronok eltalálják a nehéz atommagot. Az kettő vagy több könnyű atommagra hasad és mindig keletkeznek újabb neutronok is (kettő vagy három). Ha ezeket a keletkezett neutronokat lelassítjuk, akkor képesek ismét atommagot hasítani, a láncreakció beindul.

1934-ben Szilárd Leó szabadalmaztatta az elvet. Iréne és Frédéric Joliot-Curie 1939-ben jöttek rá erre a lehetőségre. Ha a maghasadások száma hirtelen, rohamosan növekszik és a felszabaduló energiamennyisége ellenőrizhetetlen, akkor beszélünk szabályozatlan láncreakcióról. Ilyen folyamat működteti az atombombát. 1939 augusztus 02-án írja meg A. Einstein, Szilárd Leó kezdeményezésére levelét F. D. Rooseveltnek, az Egyesült Államok elnökének, az atommaghasadási kutatások eredményeiről és arról a félelméről, hogy Németország hamarosan képessé válhat atombomba előállítására.

Elérhető az az állapot, amikor a maghasadások száma állandó, illetve akaratunk szerint változtatható. Ezt nevezzük szabályozott láncreakciónak. Ez a folyamat zajlik a fissziós atomreaktorban. A chicagói egyetemen 1942. december 02-án 15 óra 45 perckor működni kezdett a világ első atomreaktorában az első olyan nukleáris láncreakció, amit mesterségesen indítottak be.

MÁGNESESSÉG

Az anyagok egy csoportjának az a tulajdonság, hogy egymást vonzzák vagy taszítják, illetve bizonyos fémeket (pl. vasat) vonzanak. Ezeket az anyagokat mágneseknek nevezzük, annak az ásványnak a magnetitnek a nevéről, amelynél a jelenséget először megfigyelték. A hatást már i.e. 600 táján ismerte Milétoszi Thalész görög filozófus. Kínában még korábban, már i.e.1160-ban

alkalmazták a tájékozódás megkönnyítésére. Vannak természetes mágnesek, de előállíthatók mesterségesen is. Két ellentétes pólusuk (az a hely ahol legerősebb a mágneses hatás) van, az egyik az É-i pólus, a másik a D-i pólus. Az azonos pólusok taszítják, a különbözőek vonzzák egymást. A tér azon részét, ahol a mágneses vonzó vagy taszító erőket tapasztaljuk, mágneses térnek nevezzük.

Ezt 1852-ben vasreszelék segítségével M. Faraday láthatóvá is tette. C. Varley 1871-ben tett megállapítása szerint a mágneses tér az elektromos töltésű részecskékre hatást gyakorol. A mágneses teret mozgó elektromos töltések hozzák létre. Akár az elektronok haladó vagy forgó mozgása is. Így a villamos áramot vivő vezetékek körül is mágneses tér alakul ki. Az elektromosság és a mágnesesség hasonlóságát már 1600-ban megállapítja William Gilbert. A. M.

Ampére két áramvezeték mechanikai vonzására és taszítására matematikai összefüggést állapít meg (az elektrodinamika elemi törvénye, 1823). Azt, hogy a mágneses tér elektromosságot hozhat létre M. Faraday fedezi fel 1831.

augusztus. 29-én. Ezeket az eredményeket továbbfejlesztve sikerül J. C.

Maxwellnek az elektromosságot és a mágnesességet egyesítenie és felírni az elektromágneses hullám egyenletét (1862). Matematikailag M. von Laue olvasztotta egységgé a két hullámot 1911-ben.

MAGNETIT

Az acélgyártás fontos nyersanyaga, vastartalma 72.5 %, képlete FeF2O4.

Zsiross, vasfekete színű, tompa fényű ásvány. Szabályos rendszerben kristályosodik. Erősen mágneses. A legnagyobb lelőhelyek Svédországban, az USA-ban és Oroszországban az Uralban találhatók. Már kb. i.e. 600 óta ismerik azt a tulajdonságát, hogy vonzó hatást gyakorol a vasra (Thalész).