Можно ли наблюдать ядерную трансмутацию в реальном времени?

Я думаю, вы спрашиваете, есть ли пример естественно радиоактивного материала или облученного материала, распад которого достаточно быстр, чтобы вы могли приготовить образец с одним набором физических и химических свойств, подождать конечное время и иметь образец, который заметно изменился.

Для этого потребуется преобразовать химически значимое количество материала, которое обычно невозможно наблюдать невооруженным глазом в небольшой лаборатории.

Например, предположим, что у нас есть реакция, в которой энергия распада равна 1 МэВ. Если бы мы захотели трансмутировать один моль этого материала, общая высвобождаемая энергия составила бы

Звучит красиво и все такое, но в этом диапазоне энергии и скорости просто нет никаких реакций. Самая известная реакция, скорость которой можно изменить, — это расщепление урана, при котором при каждом делении выделяется около 200 МэВ. Обычно менее 5% массы уранового топлива подвергается делению за несколько недель топливного цикла. Я предполагаю, что у вас есть некоторое представление о мерах предосторожности, необходимых при обращении с отработавшим ядерным топливом — это выполнимо, но это не лабораторная демонстрация.

В качестве другого примера, если каждое деление высвобождает 2–3 нейтрона и 200 МэВ энергии, взрыв ~60 тераджоулей над Хиросимой в 1945 году включал около половины моля делящегося урана и около одного моля — одного грамма — свободных нейтронов.

Другим вариантом наблюдаемой трансмутации может быть распад трития до гелия, который имеет довольно короткий период полураспада (12 лет) и довольно низкую энергию распада (около 0,020 МэВ). Конечно, и тритий, и гелий являются бесцветными газами в чистом виде при комнатной температуре, так что вам придется использовать какое-то другое свойство, чтобы наблюдать за распадом. (Например, давление гелия-3 вдвое превышает давление водорода-3 при заданной массовой плотности, поскольку водород образует H$_2$молекулы, а гелий одноатомный.)

Конечно, с камерой Вильсона вы можете. Вот хорошее видео об использовании: http://www.youtube.com/watch?v=Efgy1bV2aQo

В Интернете есть много инструкций по созданию собственной камеры Вильсона и наблюдению за распадом радиоактивного америция-241, например, с помощью ионизирующего детектора дыма.

Основываясь на примере распада трития @rob, вы можете начать с тритиевой воды, где водород заменяется тритием. По мере распада трития жидкая тритиевая вода (например, в прозрачной емкости) будет превращаться в газы - кислород и гелий (фактически гелий-3).

РЕДАКТИРОВАТЬ (13.05.2018): Рассмотрим числовой пример. Если изначально у нас есть 22 г тритиевой воды ($T_2 O$), это примерно 12 мл, так как плотность тритиевой воды составляет 1,85 г/см^3 ( https://en.wikipedia.org/wiki/Tritiated_water ). Так как период полураспада трития составляет 12,32 года ( https://en.wikipedia.org/wiki/Tritium ), то через час мы будем иметь 22,4 1000. (2. (1. - 0.5^(1./365./24. /12,32)))=0,29 мл He3 (поскольку объем моля газа при нормальных условиях составляет 22,4 л/моль, и если все 6 г трития превратить в He3, это будет 2 моля He3) . Это количество газа было бы видно (и я не учел полученное количество газообразного O2). Другой подход - распад трития генерирует значительное количество энергии ( насколько горячей будет тритиевая вода? ), поэтому вы можете начать с твердой тритиевой воды и довольно скоро получить немного жидкости.

Я должен указать, что и dmckee, и DavePhD неверны, когда они предполагают, что вы наблюдаете ядерную трансформацию, когда считаете щелчки в счетчике Гейгера или наблюдаете треки в камере Вильсона. Так не работает квантовая механика. Между событиями распада и событиями обнаружения нет однозначного соответствия. Здесь есть образец, и предполагается, что время от времени происходят события распада; и там есть детектор, и время от времени происходит событие обнаружения. Нет ни теоретической, ни экспериментальной основы для утверждения, что каждое событие обнаружения соответствует конкретному событию распада.

Я почти уверен, что я прав насчет этого.