Mjerna jedinica bekerel

from ABC tehnike broj 661 za siječanj 2023. godine

razvojna pločica za Arduino Uno (3)

Neke su mjerne jedinice od XIX. stoljeća nazivane po zaslužnim znanstvenicima. Danas je u Međunarodnom sustavu jedinica (SI) takvih 19 jedinica, a još je jedna iznimno dopuštena. Takvi nazivi mjernih jedinica starih sustava ili izvan sustava (angstrem, gaus, kiri, meksvel, rendgen i dr.) otišli su u povijest. Opisat će se kako je 20 danas zakonitih jedinica nazvano po znanstvenicima i kako su normirane.

U ovom se nizu1 opisuje i kako se kroz gotovo dva stoljeća mijenjalo oslanjanje jedinica od tvarnih pramjera, do suvremenog oslanjanja na prirodne stalnice ili konstante2. Jedinice su u nizu navedene uglavnom po vremenu usvajanja.

Bekerel (engl. becquerel; znak Bq) je mjerna jedinica aktivnosti radioaktivnoga izvora, izvedena je jedinica Međunarodnog sustava jedinica (SI), jedan je od posebnih naziva recipročne sekunde (Bq = s–1). Nazvan je po Henriju Becquerelu.

Podrijetlo naziva mjerne jedinice bekerel

Antoine Henri Becquerel (1852.–1908.), francuski fizičar, bio je među prvim istraživačima pojave ionizirajućeg zračenja iz tvari. Potječe iz obitelji u kojoj je bilo nekoliko znanstvenika. Studirao je tehniku, te je 1892. postao profesorom fizike na znamenitom Nacionalnom muzeju prirodne filozofije (franc. Muséum National d‘Histoire Naturelle) u Parizu, a 1892. godine diplomirao je građevinarstvo i postao inženjer.

Ponavljajući pokuse Wilhelma Conrada Röntgena, koji je godinu dana prije otkrio novo Xzračenje, poslije po njemu nazvano rendgenskim zračenjem, i istražujući pojavu fluorescencije, otkrio je 1896. godine po zacrnjenju fotografskoga sloja kako uranijeve soli stalno odašilju

1 Osnova ovoga niza, uz ostale izvore, je i niz napisa o povijesti, nazivima i definicijama mjernih jedinica, objavljenih u autorovu Leksikonu mjernih jedinica te u časopisima Svijet po mjeri i Radio HRS neko zračenje koje ionizira ozračenu tvar. Ta je pojava nazvana radioaktivnost (prema lat. radiatio: zračenje), a zračenje ionizirajućim zračenjem. Becquerel je dokazao kako se jedna sastavnica toga zračenja, poslije nazvana betazračenjem, zakreće u magnetskom polju, što je značilo da je električne prirode.

2 Vidi o tome npr.: Z. J., Nove definicije osnovnih jedinica SI-a. ABC tehnike, br. 622, veljača 2019., str. 15-16 i 21.

Becquerel je 1903. godine podijelio Nobelovu nagradu za fiziku s Pierrom i Marijom Curie “ zbog iznimnih zasluga koje je ostvario svojim otkrićem spontane radioaktivnosti”. Za života je primio mnoga priznanja.

Po Becquerelu je nazvana mjerna jedinica radioaktivnosti te krateri na Mjesecu i Marsu, a ime mu je još za života zapisano među imenima 72 najuglednija znanstvenika na Eiffelovu tornju u Parizu.

Stare mjerne jedinice aktivnosti i koncentracije aktivnosti

Otkrićem radioaktivnosti krajem XIX. stoljeća nastala je potreba za mjerenjem te pojave te popratnih pojava koje uzrokuje ozračivanje tvari: apsorpcije zračenja, raspršenja zračenja, biološkog učinka i dr.

Becquerel u svome laboratoriju

Radioaktivnost je pojava odašiljanja ionizirajućega zračenja u obliku brzih čestica ili fotona visokih energija. Događa se pri spontanim ili potaknutim nuklearnim procesima (radioaktiv- nim raspadima i reakcijama). Prvo je zapažena kao popratna pojava pri raspadanju nestabilnih atomskih jezgara tzv. prirodnih radionuklida (prirodna radioaktivnost), a ubrzo je ostvarena potaknutim procesima tzv. umjetnih radionuklida

To zračenje iz nekih tvari čine tri sastavnice: dvije vrste čestičnih (korpuskularnih) zračenja, nazvanih alfazračenjem i betazračenjem, te elektromagnetsko (fotonsko) zračenje nazvano gamazračenjem

Naziv radioaktivnost rabi se u dvama značenjima: za opisanu pojavu i za svojstvo tvari, odnosno sredstva u kojem se događa, pa se govori o radioaktivnosti okoliša, vode i dr. Jednako se i pridjev radioaktivan rabi za pojave (radioaktivni raspad, prijelaz i dr.) i za svojstvo tvari ili tijela (radioaktivni materijal, uzorak, otpad i dr.). Prva je mjera radioaktivnosti broj raspada radioaktivne tvari, kraće nazvan aktivnost. Ako postoji opasnost od miješanja s drugim aktivnostima, naziva se podrobnije aktivnost radionuklida

Aktivnost (znak A), omjer je prosječnoga broja N spontanih nuklearnih prijelaza u radionuklidu i trajanja t, tj. A = N/t. Raspadanje se događa po eksponencijalnome zakonu, pa je A = λ · N, gdje je λ konstanta raspadanja.

Najstarija mjerna jedinica aktivnosti kiri bila je predložena još 1910. godine, kada su se vodile rasprave o njenoj definiciji. Prvotno je nazvana u čast francuskog fizičara, dobitnika Nobelove nagrade 1903. godine Pierrea Curiea (1859.−1906.), koji je četiri godine prije poginuo od naleta kočije. Danas se u literaturi nalazi obično podatak da je nazvana u čast Pierea i njegove supruge, francuske fizičarke i kemičarke Marije Curie, rođ. Skłodowska (1867.−1934.), podrijetlom Poljakinje, dobitnice dviju Nobelovih nagrada 1903. i 1911. godine. Međunarodni odbor za radiološke jedinice i mjerenja prihvatio je kiri 1956. godine, a Generalna konferencija za utege i mjere 1964. godine prihvatila je kiri (znak Ci) kao iznimno dopuštenu jedinicu izvan SI:

Kiri ( curie ; znak Ci), stara jedinica aktivnosti radioaktivnoga izvora, izvan bilo kojega sustava, bio je osnovan na aktivnosti grama radija 226Ra. Definiran je kao 3,7 × 1010 raspada ili prijelaza u sekundi, dakle Ci = 3,7 × 1010 Bq.

Osim kirija rabilo se još nekoliko izvansustavnih jedinica, koje nisu bile općenito prihvaćene, ponajprije stat, milistat i rutherford:

Stat (znak St), stara izvansustavna jedinica aktivnosti radioaktivne tvari, bila je definirana količinom radona koji uzrokuje u zraku ekspoziciju od jedne elektrostatske jedinice naboja u sekundi, dakle St = 3,64 10–7 Ci = 13,45 kBq.

Austrijski fizičar Stefan Meyer (1872.–1949.), jedan od prvih istraživača radioaktivnosti, 1929. godine predložio je mjernu jedinicu aktivnosti milistat koju bismo danas opisali ovako:

Milistat (znak mSt), stara izvansustavna jedinica aktivnosti radioaktivne tvari, vrijednosti mSt = 10−3 St. Definirana kao umnožak macha i litre, tj. poseban je naziv jedinice machelitra, dakle mSt = 3,64 × 10 –10 Ci = 13,45 Bq.

U SAD-u je 1946. godine National Institute of Standard predložio mjernu jedinicu aktivnosti neovisnu o radionuklidu, pod nazivom rutherford.

Rutherford [izg. raderferd] (znak rd), stara jedinica aktivnosti radioaktivne tvari, definiran kao naziv za 106 raspada u sekundi, dakle rd = MBq. Nazvan je po novozelandskom i engleskom fizičaru i kemičaru Ernestu Rutherfordu (1871.−1937.), dobitniku Nobelove nagrade 1908. godine.

Za mnoge primjene važna je koncentracija aktivnosti u tvari, nazivana i specifičnom aktivnosti, za koju je bilo definirano nekoliko posebnih mjernih jedinica.

Koncentracija aktivnosti (znak cA), omjer je aktivnosti A i obujma V radioaktivnoga uzorka: cA = A/V.“

Nekada su se u balneologiji rabile izvansustavne jedinice mache i eman za izražavanje koncentracije aktivnosti tvari od kojih se očekuje ljekovito djelovanje, a djelomično su se rabile i u rudarstvu.

Austrijski fizičari Heinrich Mache (1876.−1954.) i Ludwig Flamm (1885.–1964.) uveli su još 1912. godine prvu jedinicu koncentracije aktivnosti određenu sadržajem radona (Rn) u litri vode ili plina, koja je poslije nazvana mache. Danas bi ju opisali ovako:

Mache [mahe] (znak ME ili M.E.) ili Macheova jedinica, stara izvansustavna jedinica koncentracije aktivnosti radioaktivne tvari. Upotrebljavao se za izražavanje aktivnosti radioaktivne vode ili radioaktivnoga plina, vrijednosti 3,64 = emana, tj. 3,64 × 10–10 Ci/L = 13,45 Bq/L. Nazvana je po austrijskom fizičaru Heinrichu Macheu.

Potom je u balneologiji još 1921. godine uvedena jedinica koncentracije aktivnosti eman. Danas bi ju definirali ovako:

Eman (prema lat. emanare, izvirati), stara, izvansustavna jedinica koncentracije aktivnosti radioaktivne tvari. Upotrebljavao se za izražavanje aktivnosti radioaktivne vode, blata, plina i dr., vrijednosti eman = 10–10 Ci/L = 3,7 Bq/dm3.