Explore
Also Available in:

Milijardu puta ubrzan radioaktivni raspad demonstriran u laboratoriju

napisao John Woodmorappe
preveo Mladen Čirjak

Diagram of ordinary v bound state beta decay
(a) Atom s orbitalom 1s. Orbitala je popunjena. (b) Isti taj atom u potpuno ioniziranom stanju. Energija potrebna da umakne atomu kada je elektronska ljuska popunjena (a) je veća od energije potrebne da elektron skoči na slobodno mjesto u elektronskoj ljusci (b). r* je distanca od jezgre na kojoj je pronalaženje elektrona najvjerojatnije. Za orbitalu 1s r*=a0/Z, gdje je a0 =Bohr-ov radijus @ 52.9pm; Z=atomski broj.

Naše shvaćanje prividno dugovječnih radioaktivnih 'satova', u svjetlu kreacionističko-diluvijalističke paradigme, mora u obzir uzeti kako geološke tako i fizikalne faktore. Među potonjim su promjene brzina raspada, što može uključivati više nadovezujućih procesa koji se odvijaju istovremeno ili u različitim trenutcima tijekom nekoliko tisuća godina povijesti svemira. Do sada su kreacionistička istraživanja rezimirala dokaze malenih promjena brzina raspadanja, kao i teoretske analize koje sugeriraju mogućnosti ekstremnijih promjena brzina radioaktivnih raspada (potonje obično ovisno o odgovarajućim promjenama osnovnih fizikalnih konstanti1). Ovdje izvješćujem o eksperimentalnoj demonstraciji zaprepašćujućeg ubrzanja radioaktivnog raspada za devet redova veličine. Ovo zahtjeva posebne uvjete, no samo po sebi, ne uključuje promjene poznatih fizikalnih konstanti.

Ovo ubrzanje može se dogoditi kod beta (negatron) raspada. Tijekom samog β raspada, neutron prelazi u proton, elektron i elektron-antineutrino, a elektron se izbacuje kao negativna beta čestica (β- - često se zapisuje bez minusa, no ponekad je to potrebno kako bi ju s razlikovalo od rijetkog pozitivnog beta ili pozitron raspada β+). Budući da protoni u jezgri i β čestice imaju suprotne naboje, oni se privlače, te β- mora postići značajnu kinetičku energiju kako bi nadvladao to privlačenje i umakao jezgri. To je poput čestice koja ima dovoljno energije da probije zidove bunara.2 Kod nekih β- emitera uspješno otpuštanje β- čestice u kontinuum je relativno rijedak događaj – odatle proizlazi dugačko vrijeme poluraspada (t1/2) nuklida.

Ubrzan β raspad

Prethodna rasprava pretpostavlja da je jezgra okružena elektronima, što je naravno gotovo uvijek i slučaj. Međutim, već 50 godina neki teoretičari su predlagali da bi negatron raspad mogao biti izmijenjen kada bi jezgra bila lišena elektrona (kao što je to slučaj u stanju plazme). Možda bi β- čestica koja pokušava napustiti ogoljen nukleus morala nadvladati značajno niži prag kinetičke energije nego da su elektroni prisutni. Odaslana β- čestica mogla bi naći utočište u slobodnoj orbitali elektrona oko jezgre umjesto da pokušava pobjeći u kontinuum. Ovaj proces se naziva bound-state β- raspad (ili βb raspad). Posljedično, teoretska analiza3 sugerirala je da bi značajan poremećaj brzina radioaktivnog raspada, kao posljedica βb raspada, mogao biti moguć u jezgrama 25 različitih elemenata.

Eksperimentalna demonstracija stvarnog postojanja βb raspada, međutim, nije se dogodila do 1990-ih. 163Dy, stabilan nuklid pod normalnim-zemaljskim uvjetima, raspada se u 163Ho, s t1/2 = 47 dana, u uvjetima ogoljenog nukleusa potpuno ioniziranog stanja.4 U skorije vrijeme, βb raspad eksperimentalno je demonstriran kod renij-osmij (187Re-187Os) sustava. (Re-Os metoda je jedan od izotopskih 'satova' koje koriste uniformitaristički geolozi5 kako bi navodno datirali stijene.) Eksperiment je uključivao cirkulaciju potpuno ioniziranih 187Re u spremniku. Ustanovljen je mjerljiv raspad iona 187Re za samo nekoliko sati, u iznosu poluraspada svega 33 godine.6 To predstavlja zaprepašćujuće povećanje od milijardu puta u odnosu na konvencionalan poluraspad, što je 42 Ga! (Ga = giga-anum = milijardu (109) godina).

Scenarij tjedna stvaranja

Zamislimo sada slijedeću situaciju na početku tjedna stvaranja. Kako Bog stvara atome koji će kasnije biti sastavljeni u svu tvar koja će činiti sve objekte u fizičkom svemiru, On ih sve stvara u ioniziranom stanju (tj. samo jezgre). Ta plazma traje nekoliko sati tijekom prvog dana, tijekom čega se βb raspad slobodno odvija pod uvjetima ogoljelih jezgri svih atoma. No, taj proces nije dovoljan sam po sebi da generira 'milijarde godina' viška 187Os. Ipak, ako je istodobno došlo do slabljenja postojeće nuklearne sile, kao što to predlaže Humphreys,8 Re-Os 'sat' bio bi ubrzan za još nekoliko redova veličine. I ne samo Re-Os, već bi vjerojatno i mnogi drugi radioaktivni (pa čak i stabilni) nuklidi prošli kroz znatne količine βb raspada pod uvjetima ogoljelih jezgri plazme. Imamo na umu da potencijalni ili stvarni βb raspad pruža velik 'prijevremeni start' ekstremnim ubrzanjima radioaktivnog raspada. Na taj način pretpostavljeno slabljenje nuklearne sile7 može biti daleko manje dramatično no što se to prvobitno pretpostavilo (kada se pretpostavilo da je djelovalo na ne-ionizirane atome) kako bi generiralo 'milijarde godina' produkata raspada u nekoliko sati.

Ispada kako βb raspad nije jedini mehanizam putem kojega naizgled dugovječni 'satovi' mogu proći kroz velika ubrzanja brzine radioaktivnog raspada. Uzmite za primjer lutecij-hafnij (176Lu-176Hf) sustav, koji je relativno nov i koji uniformitaristički geolozi rijetko koriste za navodno datiranje stijena.9 Na veoma visokim temperaturama, dio 176Lu u 176Hf raspada zaobilazi konvencionalno polagan tijek i prelazi u izomerno stanje koje ima vrijeme poluraspada svega 3.68 sati.10 Drugim riječima, dio raspada 176Lu prolazi kroz alternativan način raspada u 176Hf, što u konačnici predstavlja prečac koji je 14 redova veličine brži od uobičajenog raspada 176Lu (t1/2 =41 Ga). Štoviše, u ovom slučaju, promjene nuklearne sile nisu potrebne. Ekstremne temperature su dostatne, a što su više, kraće je i efektivno vrijeme poluraspada 176Lu u 176Hf. Konkretno, pri temperaturama nešto nižim od 200 milijuna K, t1/2 ostaje nepromijenjeno pri oko 42 Ga. No, u intervalu od 200 do 300 MK, efektivno t1/2 strmoglavo opada (gotovo 10 redova veličine), zatim se počinje asimptotski izravnavati pri još višim temperaturama. Tako, pri 600 MK, efektivno t1/2 za 176Lu iznosi svega 18 dana!11 To je dovoljno kratko da ako, kako je rečeno ranije, su svi atomi u svemiru stvoreni u jako vrućem stanju – što jednostavno znači veoma visoke kinetičke energije – (i zadržali se u tom stanju nekoliko sati tijekom prvog dana), sav suvišak 176Hf koji postoji bio bi stvoren u tom kratkom periodu.

Rapidno akumulirani produkti ubrzanog radioaktivnog raspada posljedično su postali dijelom svakog objekta u stvorenom svemiru, iako u različitim koncentracijama. Tijekom ostatka tjedna stvaranja, kako je Bog ohladio i organizirao plazmu u krute nebeske objekte, poput planeta, višak radiogenih izotopa razdijeljen je u relevantne mineralne faze, možda prema ubrzanom geometrijskom procesu. Moderan geolog-uniformitarist geolog pogrešno očitava ovo razvrstavanje radiogenih izotopa kao izokrone koji upućuju na milijarde godina.

Zaključak

Ova uzbudljiva demonstracija da izotopski 'satovi' mogu biti ubrzani najmanje milijardu puta je dobra vijest za kreacioniste. Ona podiže fundamentalna pitanja o temporalnoj stabilnosti izotopskih 'satova'. Što još nismo razmotrili u pogledu fizike radioaktivnog raspada? Mit o stvarnoj nepobjedivosti radioaktivnog raspada od strane vanjskih uvjeta je konačno razbijen i širom su otvorena su vrata budućim istraživanjima.

Preporučene bilješke

  1. Chaffin, E.F., theoretical mechanism of accelerated radioactive decay; in: Vardiman, L. et al., Radioisotopes and the Age of the Earth (right), Institute for Creation Research, El Cajon, California and Creation Research Society, Missouri, 305–331, 2000. See also Radioactive decay rate depends on chemical environment. Natrag na tekst.
  2. Alpha (α) raspad također se vezuje uz čestice koje se gibaju unutar bunara (potencijalna energija koji stvara bunar kombinacijom pozitivnog naboja jezgre i ‘jake’ nuklearne sile) sve dotle dok neka od njih ne postigne kunetičku energiju dostatnu da probije jedan od tih zidova: Humphreys, D.R. Accelerated nuclear decay: A viable hypothesis? in: Vardiman et al., Ref. 1, pp. 333–379. To je standardna Gamow-a teorija, često se naziva kvantno mehaničko tuneliranje. Kod α-raspada, elektroni su uglavnom irelevantni. Humphreys predlaže, s obzirom na aplikaciju standardne teorije, da maleno smanjenje nuklearnog potencijala, ipak, dopušta ubrzanje α-raspada milijardu puta ili više. Natrag na tekst.
  3. Takahashi, K. et al., Bound-state beta decay of highly ionized atoms, Physical Review C36(4)1522–1527, 1987. Natrag na tekst.
  4. Jung, M. et al. First observation of bound-state β– decay, Physical Review Letters 69(15)2164–2167, 1992. Natrag na tekst.
  5. Woodmorappe, J., The Mythology of Modern Dating Methods, Institute for Creation Research, El Cajon, California, 1999 (top right). See pages 25, 49, 67–68 for the many fallacies of the Re-Os dating method. Natrag na tekst.
  6. Bosch, F. et al., Observation of bound-state β– decay of fully ionized 187Re, Physical Review Letters 77(26)5190–5193, 1996. For further discussion of this experiment, see: Kienle, P., Beta-decay experiments and astrophysical implications, in: Prantzos, N. and Harissopulus, S., Proceedings, Nuclei in the Cosmos, pp. 181–186, 1999. Natrag na tekst.
  7. Imajte na umu da bound-state βb raspad ubrzava Re-Os ‘sat’ za 9 redova veličine. Međutim, kako bi se 4.5 Ga ‘normalnog’ radioaktivnog raspada komprimiralo u nekoliko sati prvog dana tjedna stvaranja, Re-Os ‘sat’ bi trebao biti ubrzan za dodatnih 5 redova veličine.Postoji određena zabrinutost kako radioaktivni raspad nije u skladu s Bogom koji stvara ‘veoma dobar’ svemir. Uvijek postoji opasnost krivog shvaćanja izjave 'veoma dobar', a kontekst ukazuje na to da ‘veoma dobar’ znači odsustvo patnje i smrti čovjeka i ostalih stvorenja prije pada. Radioaktivni raspad, dakako, nema veze s umiranjem i raspadom živih bića. Štoviše, radioaktivni raspad uključuje transformaciju jednog nuklida u drugi, te nema konotaciju nesavršenosti stvaranja. Natrag na tekst.
  8. Humphreys, Ref. 2, p. 362. Natrag na tekst.
  9. Za uvid u neke od grešaka koje su već sada očite kod Lu-Hf metode datiranja vidi: Woodmorappe, Ref. 5, p. 68. Natrag na tekst.
  10. Kappeler, F., Beer, H., and K., Wisshak, S-process nucleosynthesis—nuclear physics and the classical model, Reports on Progress in Physics 52:1006–1008, 1989. Natrag na tekst.
  11. Klay, N. et al., Nuclear structure of 176Lu and its astrophysical consequences, Physical Review C44(6):2847–2848, 1991. Natrag na tekst.

Srodni članci

Helpful Resources