18.3.26

Tuumajaam

Läheks ekskursioonile...

Prooviks jaama juhtida... 



Fusioon

Taylor Wilson, kõige noorem tuumaenergia (täpsemalt fusiooni) entusiast räägib TED-il kuidas ta juba lapsena (14 aastasena) reaktorit ehitas.

Jamie Edwards lõi Wilsoni noorusrekordi ja esines isegi Lettermani šõus. Siin aga räägib ta oma jutu veelkord ära CERN-is TEDx konverentsil.

Fusioonireaktorid, mida põhimõtteliselt iga koolipoiss hea tahtmise korral võib kokku panna, ei ole paraku siiski elektrijaamad. Sinna kulub väga-väga palju rohkem energiat, kui fusioonist kätte saab. Aga tõsi see on, et nad teevad selle Päikese triki, termotuumareaktsiooni, ikka ära küll. Vanameeste peale võib muidugi alati loota.

Lockheed Martin Skunk Works lubas väikese, st veoauto mõõtu termotuumareaktori prototüüpi näidata aastaks 2015. Mis aasta meil praegu on? Siiski, reaktorit (veel) ei ole.

Viimast uudist nägite? Olgu, see areneb üsna kiiresti: päris-päris viimane. 
Jaa läheb aga ikka edasi...

ITER ei ole elekrijaam, see on katseseade.

Sõda

The Day After 1984



Письма мертвого человека 1986

Kaks legendaarset eelmise sajandi filmi tuumakatastroofist. Ameerikas tehti telefilm, kus konflikt kerib Lääne-Berliinist. Telefilmis näidatakse reklaame vahele. Keegi otsustas põnevuse hoidmiseks filmi teises pooles, kui paugud olid juba käinud, reklaamid ära jätta. See õnnestus hästi, paljud pidasid filmi hoopis uudistesaateks ja kukkusid paanitsema.
Nõukogude Liidus võeti film vastu sügava solvumisega, kuigi seda tegelikult näha ju ei saanud. Õiendati, süüdistati ja tehti ise nö palju parem, ausam ja ilusam film tuumasõjast. Peaosa, professor Larsenit, kelle prototüüp pidavat olema Andrei Sahharov, mängib Rolan Bõkov, meilgi hästi tuntud mees. „Matsid jäävad matsideks“, kui olete juhtunud kuulma.

Täpsemalt 1 pauk
Tegelikult võib tänapäeval igaüks natuke tuumasõda mängida. Pane simulatsioon käima ja tõsta märk... No vot, kuhu tõsta? Ütleme, et külma sõja ajal oli Raadi lennuväljal võimekus vastu võtta ja välja saata strateegilisi pommitajaid, sh neid, mis kandsid tuumalõhkepäid. Akuutse konflikti korral oleks NATO arvatavasti püüdnud Raadi lennuvälja hävitada. Millise pommiga? Võib-olla tavarakettidega, aga võib olla umbes sellise väikese ja lihtsa pommiga nagu Little Boy. Selle võib leida simulatsiooni nimekirjast. Saab teada, mis oleks võinud juhtuda.

Laki
Aga siiski, kust me teame. Tuumakatsetuste ja vulkaanipursete, ainsa veidi sarnase loodusnähtuse andmete järgi on tehtud arvutimudelid, neist teamegi. Üks esimestest kirjapandud vulkaanidest, mis tegi, nagu me nüüd ütleme, tuumatalve, oli Laki 1783.-84. aastal. Kommunikatsioon oli tol ajal muidugi hoopis teine. Tulemused olid juba ammu käes, kui vaalpüügilaevad hakkasid kodusadamatesse jõudma ja tõid teateid, mis lahti ja kust see üldse tuleb. Mudeleid ja modelleerimist tänapäevases mõistes muidugi ka ei olnud.

Царь-бомба
Tasub ära vaadata lühike videolõik kõigi aegade kõige-kõige kõvemast paugust, mis inimesed teinud. Seal on näha ka kogu tuumapomminduse tehniline külg. Näiteks see, et pomm ei mahu lennukisse ja lendurid pääsevad plahvatusest väga napilt.

Polügoon
Сухой Нос, Suhkoy Nos, Kuiv neem (nina) oli kolmas tuumapolügoon Novaja Zemlja saartel. Hea tahtmise korral on on sateliidipildilt näha plahvatuse jäljed ja tekkinud radioaktiivne järv. Lennuk, mille külge pomm oli kinntatud, sest sisse ei mahtunud, startis Severomorksist.

Katse
Restaureeritud filmilõik Trinity katsest. Muidugi, tänapäeval on neid eelmise sajandi saladusi hulgakaupa välja pandud. Näeb äge välja küll...

Awesome
Tekib küsimus, tuumaplahvatus on ikka väga äge asi? Võimas, tehniliselt ja teaduslikult huvitav. Onju?

Robert Oppenheimer juhtis aatompommi loomist. Muidugi ei teinud ta seda üksi, aga ta suutis kokku ajada ja käigus hoida seltskonna, kes sellega hakkama sai. Tegelikult ongi meil üks aatompomm, see Oppie oma, teised on koopiad. OK, vesinikupommiga on natuke teine lugu, seda küll. See, mida ta vastab küsimusele, kas on lootust, on jõus tänaseni.

Maailmalõpu kell näitas 3 minutit lõpuni, kui see link siia sai. Täna ta näitab? Ei ole hea uudis.

Teeks ise pommi? Parem mitte.




Rahumeelne aatom

Kaevaks augu?

Jah, näiteks päris suure augu?


Appi, puurauk lekib! Sõda ei ole, kas nende pommidaga midagi mõistlikku teha saab? 

---

17.3.26

Kas kulda saab teha?

Tuumareaktsiooni võrrand:

20180Hg+01e20179Au

Miks mitte? Küllap saab, aga kas on mõtet.

Vana nali, vt näiteks vikipeediast. Tarkade kivi ehk filosoofiline kivi (ladina keeles lapis philosophorum) on legendaarne alkeemikute tööriist, millel olevat võime baasmetallid kullaks muuta. Samuti olevat tegu igavese elu eliksiiri (ladina elixirium vitae) ühe koostisosaga. Ametlikult tunnistati filosoofilise kivi otsingud mõttetuks aastal 1775, kui Prantsuse Teaduste Akadeemia loobus sellesisulisi taotlusi nagu ka igiliikuri projekte ja ringi kvadratuuri ülesande lahendusi läbi vaatamast.

Nüüd seesama uues kuues.


15.3.26

C-14, mis meil selleaga asja?

Radiosüsiniku meetod on toonud pöörase muutuse arheloogiasse. Mõni aasta tagasi, kui meetodil oli 70. sünnipäev, meenutas ERR teadusportaal jälle Eesti ala suurimat radiosüsiniku võitu:

Kuna luuleidude dateerimine algselt paleozooloogiaga seotud küsimuste lahendamiseks rajatud Tartu laboris tingis vajaduse ka muistsete asulakohtade vanuse määramiseks, viis see peatselt edasi Baltikumi inimasustuse tekke ja arengu kronoloogia uurimiseni. Selle valdkonna üks tähelepanuväärsemaid tulemusi on tänaseni Pärnu jõe paremal kaldal Sindi linna lähedal asuva Pulli asulakoha vanuse määramine.

Pulli asulakohal toimetati juba 8900 aastat ema. Ja muidugi on nad sinna jälle sisse sokutanud lõbusa eestikeelse liitsõnanalja? Kahju küll tõdeda, aga nemad seal Sindi kandis poleks meie liitsõnanaljadest aru saanud ega teadnud ka Sindist midagi. Oh, ja siis muidugi need meie müstilised mammutid ja mammutihambad.

Tuumareaktorites kasutatakse vahest neutronite aeglustina grafiiti. See on väga eriline grafiit ja seda kasutatakse üha vähem, pole kuigi ohutu. Näiteks Eestisse planeeritavasse reaktorisse grafiiti ei tuleks. Ei ole võimatu, et grafiitaeglustiga reaktoris tekib radioaktiivseid süsinikuisotoope, C-14 meetodiga sel siiski seost pole.

14.3.26

C-14 kalibreerismikõver

Pange tähele, et reaalse elu, st teadaoleva vanusega asjade punktid ei saa päriselt pihta arvutatud kõverale. Kas põhjus võiks olla selles, et C-14 poolestusaeg on tänapäeval määratud 5730 ± 40 aastat, aga meetodi algusaegadel arvati veidi teisiti?

13.3.26

Kõik isotoobid



 

Elementide süntees

Perioodtabel

Kõik elemendid ja kõik isotoobid jne

Elementide leidmise või valmistamise rida
Siit saab vaadata, millal elemendid avastati või toodeti. Mõnel juhul avastamine muidugi tinglik, sest näiteks vaske tunti ammu enne elemendi kaasaegse mõiste kujunemist.




105-dubnium, Dubna instituut, väga imelik (näiteks liikmesriikide nimekiri) ja siiamaani salajane koht. Uudis on see, et Põhja-Korea liikmelisus on 2015. aastast peatatud. Uudiste uudis, Ukraina lipp on kadunud.



Lawrence Livermore ka sõjaline ja suures osas salajane asutus.
116-livermoorium

Darmastadt-Arheiligen
110-darmstadtium



118-oganessoon on seni viimane, aga sellega on  üksjagu pahandust olnud. Sohk 118 jm. Asukoha järgi perioodtabelis peaks ta olema väärisgaas, aga tegelikult on olemasolugi tõestatud kaudselt. Ametlikult nimetatud 2016. 

Lagunemisreeglid

Poolestusaeg



Tsirkoonis (ZrSiO4), esineb teatud määral uraani isotoope, aga tekkimise ajal ei saanud seal kindlasti olla pliid. Tähendab, et kogu analüüsil leitud plii on tekkinud lagunemisseeriate kaudu. Teades radioaktiivse lagunemise seadust ja tundes kõik vaheetappe (poolestusaegu), on võimalik kivimi tekkimise aeg välja arvutada. Dateerimine uraani ja plii kaudu kõlbab kivimitele, mille vanus on üks miljon kuni 4,5 miljardit aastat. Selle tänapäevaseks täpsuseks loetakse 0,1-1%. Meetodit on arendatud alates Rutherfordi esimestest töödest sel alal 1905. aastal ja praegu on see põhiline viis kivimite vanuse määramiseks. Muu hulgas on nii määratud ka Maa vanus.

Osakesed nähtavaks

Wilsoni kamber, CERN

Mullikamber, Fermilab

Udukambrid, Tartu

Ahaa...

Tee ise udukamber!

12.3.26

Kaks pilu

Kaks sokki. Vasaku ja parema jala sokk, st sokil on kaks võimalikku olekut. Kui sokke jalga ei pane, on nende mõlema olek vask-parem superpositsioon. Kui panna üks sokk jalga, siis superpositsioon kollabeerub ja soki olekuks saab parem või vasak, oleneb sellest kumba jalga soki paned. Samal hetkel kollabeerub ka teine sokk olekusse vasak või parem nõ vastasnimeliselt esimesele.
Pangem tähele, et teise sokiga me mitte midagi ei teinud. Me ei pruukinud teda kapist väljagi võtta, ta võis olla isegi Kuu peal või mõnes kauges galaktikas. Sokid on paar, nad on tontlikult põimitud. Ühe oleku määramine määrab ka teise oleku. Spooky, isn't it?  

Üks pilu. Tegelikult, nii nagu ta elus on.

Ja Walter Lewin ise.

Dr Quantum

Kaks pilu. Tegelikult, nii nagu nad elus on.

Ja ikkagi, mida te ise arvate, kvantmehaanikud? (nimekiri 1:30)

 

Elekronid tuuma ümber

 Kus saavad elektronid aatomis olla? Vastus on peidetud Schrödingeri võrrandi lahenditesse.

Orbitals.


Jah, kassist on kahju muidugi, aga Erwin ei mõelnud seda muidugi nii.



11.3.26

Elektron – laine



Vaatame ühe vana videolõigu nüüd lõpuni ära.


Arvuta välja mõned lainepikkused. Enne uuri välja mõned massid: sina ise, auto, elektron.

1) Sa kõnnid rahulikult, mõõdukat, väärikalt füüsika klassi uksest sisse ja su kiirus on 1 m/s. Kui suur on su lainepikkus?

2) Auto sõidab Tallinna maanteel kiirusega 120 km/h. Kui suur on auto lainepikkus?

3) Elektron kihutab Crookesi torus (elektronkahuris, katoodkiirte torus, kineskoobis) kiirusega 30000 km/s. Kui suur on elektroni lainepikkus?

Siin aga näeme de Broglie lainepikkuse valemit:

 Muidugi mõista tuleb ka Plancki konstant välja otsida: h = 6,62610-34 Js.


10.3.26

Bohri aatom ja muud loomad

Põhikooli keemia õpikuist



Hantaro Nagaoka saturnmudel, 1903





Niels Bohr (kaabuga) 1885 – 1962

Bohri postulaadid

Statsionaarsete olekute postulaat — elektronid saavad tiirelda vaid kindla energiaga En orbiitidel
Kvantpostulaat — võimalike orbiitide energia on määratud kvantarvudega n:
En = E1/n2, kus n = 1, 2, 3, ... ja E1 = –2·10–18 J.

Kiirguspostulaat — aatom kiirgab valgust siis, kui ta läheb suurema energiaga Em orbiidilt üle madalama energiaga En orbiidile.
Kiiratava valguskvandi energia Ekv = hf = Em – En.
Vastupidisel üleminekul valgus neeldub.

Lisapostulaat — Vastupidi klassikalise elektromagnetteooria ennustusele lubatud orbiitidel elektron ei kiirga elektromagnetlaineid, kuigi liigub kiirendusega.



Bohri aatom, Niels ise joonistas



Vesiniku spekter













7.3.26

Wirkungsquantum (1900) – Max Planck (1858 – 1947)



Wieni nihkereegel määrab, millise lainepikkusega (mis värvi) valgust kiirgab kuum keha. Selle sai muidugi ära mõõta ja valemisse ning graafikule panna, aga füüsikud sellega ei lepi. Teooriat on vaja ja kui teooria läheb kokku katsega, alles siis on kõik rahul ja õnnelikud. 


Minutimees püüab Plancki teooriat seletada küpsistega.







John Dalton 1766 – 1844


Daltoni nomenklatuuris tähistati aatomeid väikeste rõngastena. Vesinik on valge ehk tühi, loogiline. Süsinik on must, ka loogiline. Meile hästi tuntud elementide kahetäheliste sümbolitega läks veel mõni aasta aega ja mõnikümmend, et lõpliku kokkuleppeni jõuda. Ladina keelest võetud sümbolid võttis kasutusele Jöns Bezelius, aga Daltoni keradega mudelit kasutame ikka edasi, kui ainete struktuuri joonistame või mudeleid kokku paneme. Ikka vesinik valge, süsinik must.







6.3.26

Aatomi- ja tuumafüüsika teemad alates 11.03

1    Aatomi mõiste areng antiikajast tänapäevani
2    Max Planck ja kvantteooria algus
3    Wilhelm Konrad Röntgen ja x-kiirte avastamine
4    Loodusliku radioaktiivsuse ja radioaktiivsete elementide avastamine
5    Joseph Thomson, elektroni avastamine ja esimene teaduslik aatomimudel
6    Ernest Rutherfordi katsed ja aatomituuma avastamine
7    Planetaarse aatomimudeli puudused

8    Niels Bohr, tema postulaadid
9    Vesiniku spekter ja Bohri aatomimudel
10    Bohri teooria puudused, kvantmehaanika algus
11    Louis de Broglie ja lainetav elektron
12    Erwin Schrödinger ja Schrödingeri võrrand
13    Elektroni laineomadused, kahe pilu katse

14    Werner Heisenberg, määramatuse printsiip
15    Osakeste jälgimise ja registreerimise meetodid
16    Radioaktiivse kiirguse liikide avastamine
17    Tuumade muundumine, nihkereegel
18    Radioaktiivsed isotoobid
19    Uute elementide süntees

20    Radioaktiivne lagunemine, poolestusaeg
21    Radioaktiivse süsiniku meetod
22    James Chadwick, neutroni avastamine
23    Massidefekt ja seoseenergia
24    Eriseoseenergia ja massiarv
25    Tähtsad ja huvitavad tuumareaktsioonid

26    Ahelreaktsioon ja tuumaenergeetika
27    Tuumarelva loomine
28    Tuumarelva kasutamine
29    Tuumarelvastusega seotud keskkonna- ja sotsiaalprobleemid
30    Termotuumareaktsioonid
31    Tuumasõja võimalikud tagajärjed

32    Tuumaenergeetika ja keskkonnakaitse
33    Õnnetusjuhtumid tuumajaamades
34    Tuumafüüsika rakendused meditsiinis ja tehnikas
35    Ioniseeriva kiirguse allikad
36    Kiirguse mõõtühikud
37    Radioaktiivse kiirguse mõju organismidele

3.3.26

Seebivesi jms

Kes kõnnib mööda vett?






Kes jookseb üle vee? Ilus küll, muusika taktis jne, aga viimase 1,5 sekundiga võib näha, mis tegelikult toimub

Täpsemalt, vee PEAL ta ju ei jookse

Ig Nobel 2013, vee peal kõndimise uuringu eest.




Seebimullidest


Joseph Plateau (1801–1883) ja tema mullimatemaatika


Antimullid

Külm ja veidrad kristallid

Kõige, kõige, kõige... Misiganes inimesed teevad, ikka nad hakkavad võistlema ja rekordeid püsitama.
On ka väga veirdaid lugusid, vaatamine omal vastutusel.

Eiffel Plasterer, mullikunsti vanavanaisa. Mullid teevad, mis Eiffel ütleb 3:30.

Newtoni seaduste kiuste.

Jne


1.3.26

Pinnajõud, pinnaenergia jm imelikku

Hakkme lõpetma, viimaseid kordi vanade sõpradega!

Dianna Cowern, Physics Girl

1. Mismõttes?

2. Kõik katsetama!


Veelkord kosmosejaama, kuidas juua nagu klaasist, peaaegu.

Bruce Yeany, ujuvusest ja mitte ainult vees ehk teistes vedelikes.

27.2.26

Õhu koostis

Kasvuhoonegaasid? Ei saa olla, et kasvuhoonetest nii palju mingit gaasi tuleb, et see miskit ära rikub. Meil polegi neid kasvuhooneid nii palju. See peab ikka miski muu olema, lennukid või sputnikud või midagi sellist. Onju nii, loogiline?






Mis seis on?

Mis tähendab...

Aga siiski, miks CO2?