Радиоактивность. Радиоактивное излучение

Радиоактивностью называется самопроизвольное (спонтанное) превращение одних ядер в другие, сопровождающееся испусканием элементарных частиц. Это явление было открыто А. Беккерелем (1896), большой вклад в изучение радиоактивности внесли Пьер и Мария Кюри, а также супруги Жолио-Кюри.

Радиоактивность подразделяется на естественную(наблюдаемую у неустойчивых ядер, существующих в природе) и искусственную(наблюдаемую у изотопов, полученных посредством ядерных реакций). Законы радиоактивного превращения в обоих случаях одинаковы и принципиального различия между этими двумя видами радиоактивности нет.

В процессе радиоактивного распада отдельные ядра претерпевают превращение независимо друг от друга.

Общее число нераспавшихся ядер убывает со временем по экспоненциальному закону

N=N₀e^-λt, (5.2)

где N₀ – начальное количество ядер, N – число нераспавшихся ядер в момент времени t, λ – постоянная распада, характерная для данного радиоактивного вещества.

Промежуток времени, за который число нераспавшихся ядер в среднем уменьшается вдвое, называется периодом полураспада Т1/2. Периоды полураспада для радиоактивных элементов колеблются от долей секунды до многих миллиардов лет. Так, период полураспада изотопа 8Be равен 10-16 с, а период полураспада изотопа 232Th составляет 1,4×1010 лет. Интенсивность процесса распада характеризует также среднее время жизни ядра τ=1/λ.

Рисунок 17 – Закон радиоактивного распада

Часто бывает, что возникающие в результате радиоактивного превращения ядра в свою очередь оказываются радиоактивными. В результате возникают цепочки радиоактивных превращений, конечными продуктами которых всегда оказываются стабильные изотопы свинца.

К наиболее распространенным видам радиоактивного распада относятся α-распад, β^- – и β⁺ – распады (рисунок 18).

Рисунок 18 – Виды радиоактивного распада

Радиоактивные превращения ядер сопровождаются радиоактивным излучением. Различают три вида излучений: α-излучение, β-излучение и γ-излучение.

α-излучение представляет собой поток ядер гелия ⁴Не. α-излучение обладает большой ионозирующей способностью и достаточно малой проникающей способностью.

β-излучение представляет собой поток электронов или позитронов.

γ-излучение представляет собой коротковолновое электромагнитное излучение с длиной волны менее 10^{-10 м и обладает ярко выраженными корпускулярными свойствами. γ-излучение не отклоняется электрическими и магнитными полями, обладает относительно слабой ионизирующей и очень большой проникающей способностью. γ -излучение проходит через слой свинца толщиной 5 см. Экспериментально установлено, что γ-излучение не является самостоятельным видом радиоактивности, а только сопровождает α- и β-распады, а также возникает при ядерных реакциях, при торможении заряженных частиц, их распаде и т.д.}