Радіоактивність (від лат. radio — «випромінюю» radius — «промінь» і activus — «дієвий») – це випромінювання ядрами деяких елементів різних частинок (a-, β-, γ-квантів), що супроводжується переходом їх в інший стан та зміною їх параметрів.
Властивість речовин самочинно випускати випромінювання називається радіоактивністю, а речовини, які випускають таке випромінювання називаються радіоактивними.
Ця властивість обумовлена нестійким станом ядер, які прагнуть досягти більш стійких станів шляхом випромінювання надлишкової енергії у процесі радіоактивного розпаду.
Радіоактивність було відкрито 1896 року французьким фізиком А. Беккерелем. Він займався дослідженням зв’язку люмінесценції та нещодавно відкритих рентгенівських променів.
Види радіоактивного випромінювання
Радіоактивні елементи випускають три види променів, які були названі умовно першими трьома літерами грецького алфавіту: α-частинки; β-частинки; γ-промені.
Альфа-випромінювання
Альфа-випромінювання, яке є потік альфа-часток (які є ядрами гелію), з низькою проникаючою здатністю. Альфа-частинки можна повністю зупинити за допомогою аркушу паперу.
Бета-випромінювання
Бета-випромінювання, яке є потік бета-часток (електронів або позитронів), середньою проникаючою здатністю. Бета-частинки за допомогою алюмінієвого екрану.
Гамма-випромінювання
Гамма-випромінювання, є потік гамма-фотонів, що мають високу проникаючу здатність. Гамма-промені можна зупинити лише із використанням значно істотнішої маси, такої як товстий шар свинцю.
Кількість радіоактивних ізотопів у речовині вимірюється в Беккерелях (Бк), які дорівнюють одному розпаду в секунду. Радіоактивність може мати як корисні, так і шкідливі властивості. Вона використовується, наприклад, у медичних дослідженнях, енергетиці, а також у виробництві ядерної зброї. Проте, високий рівень радіоактивності може призвести до радіаційного забруднення та порушення здоров’я людей та навколишнього середовища, тому радіоактивні матеріали мають правильно використовуватись та бути захищеними.
Види радіоактивного розпаду
α-розпад
Схема α-розпаду:
Маса ядра зменшується на 4 одиниці, а заряд – на 2 одиниці. Переміщує елемент на дві клітинки до початку періодичної таблиці.
β-розпад (електронний)
Мимовільне перетворення атомного ядра шляхом випромінювання електрону.
В основі β-розпаду лежить здатність протонів і нейтронів до взаємного перетворення
Під час β-розпаду:
γ-розпад (Гамма розпад)
При гамма-розпаді нуклід незмінний, але він переходить від збудженого до більш низького енергетичного стану. Ці стани називаються ізомерними станами. Зазвичай реакція пишеться так:
де зірка вказує на збуджений стан.
На відміну від двох інших видів розпаду, він не передбачає зміни елемента.
Період піврозпаду
Періодом піврозпаду «Т» називають інтервал часу, за який розпадається половина атомів будь-якої кількості елемента.
Період піврозпаду – це середня величина відома для кожного елемента.
Для Полонію – 140 діб, для Гідрогену – 12 років, Радону – 3,8 доби, різновид Лантану – 3,5 години, Курчатовій – 0,1 с, Торій – 25,6 години, Радій – 1600 років, Урану – 4,5 млрд. років.
Закон радіоактивного розпаду
Закон радіоактивного розпаду – фізичний закон, що описує залежність інтенсивності радіоактивного розпаду від часу і від кількості радіоактивних атомів у зразку.
N – число атомів, що не розпалися в момент часу t
N0 – Число таких атомів у початковий момент часу
Т – період напіврозпаду
Передбачити момент розпаду цього конкретного ядра неможливо: це випадкова подія