Сущность явления радиоактивности

Явление радиоактивности состоит в самопроизвольном распаде неустойчивых изотопов, сопровождающемся испусканием одной или нескольких частиц. Ядра, подверженные такому распаду, называются радиоактивными.

Исторически радиоактивность является первым ядерным процессом, обнаруженным человеком (А.Беккерель в 1896 г. открыл радиоактивное излучение урановой соли). Позже была обнаружена радиоактивность тория, а в 1898 г. Пьер и Мария Кюри открыли новые радиоактивные элементы полоний и радий. Работами Э.Резерфорда и Кюри было установлено наличие трех видов радиоактивных излучений - a- , b- и g- лучей.

В магнитном поле a и b - лучи отклоняются в разные стороны, g- лучи не отклоняются. Прямыми опытами Резерфорда и Ф.Содди было доказано, что a- лучи - это поток положительно заряженных частиц (ядер атома гелия ), b - лучи - поток электронов, движущихся с большой скоростью, а g - лучи - поток квантов (фотонов) большой энергии от десятков кэВ до нескольких МэВ с длиной волны l_g £ 10^-10 м.

Излучение содержит все три компоненты только для соединений, в составе которых имеется несколько радиоактивных элементов. Чистый элемент испускает или a - или b - лучи, которые обычно сопровождаются g - лучами. Испускание одного лишь g - излучения наблюдается редко.

Необходимым, но не всегда достаточным условием радиоактивного распада является его энергетическая выгодность: масса радиоактивного (материнского) ядра должна превышать сумму масс образующегося (дочернего) ядра и частиц, вылетающих при распаде.

Радиоактивность является экзотермическим процессом, при котором энергия выделяется в форме кинетической энергии продуктов распада, как и в ядерных реакциях.

Радиоактивность, наблюдаемая у ядер, существующих в природе называется естественной. Существует ~ 300 естественно радиоактивных элементов, например калий K, рубидий Rb, самарий Sm, рений Re.

Продукты распада могут быть в свою очередь радиоактивными. Это приводит к появлению радиоактивных цепочек, в которых один элемент порождает другой. Совокупность элементов, образующих такую цепочку, называется радиоактивным рядом или семейством.

Известны 3 естественных радиоактивных семейства.

Семейство урана. Родоначальником является уран U. К этому семейству относятся радий Ra, радон Rn, полоний Po и другие. Ряд заканчивается стабильным изотопом свинца Pb.

Семейство тория. Родоначальник Th, заканчивается стабильным изотопом Pb.

Семейство актиноурановое. Начинается изотопом U, заканчивается изотопом Pb.

В 1934 г. французские физики Ирен и Фредерик Жолио-Кюри открыли искусственную радиоактивность, то есть радиоактивность изотопов, полученных при ядерных реакциях. Известно более 1700 искусственно радиоактивных нуклидов, в том числе одно семейство-нептуниевое (родоначальник Np, заканчивается стабильным изотопом висмута Bi).

Каждое радиоактивное ядро можно получить путем бомбардировки стабильных ядер частицами. С этой точки зрения радиоактивность можно рассматривать, как частный случай ядерной реакции.

Тип радиоактивности определяется сортом частиц, испускаемых при распаде. В природе возможны и действительно наблюдаются четыре основных типа радиоактивности: a - распад, b - распад, g - распад и спонтанное деление. (Протонная радиоактивность возможна лишь у некоторых экзотических легких ядер с большим избытком протонов, например у В).