Глава 3. Радиоактивность

Устойчивость атомного ядра обусловлена действующими между нуклонами ядерными силами притяжения. Однако у некоторых элементов ядерные силы притяжения уже не способны обеспечить полную устойчивость ядер. Вследствие этого такие элементы становятся радиоактивными. Радиоактив­ность есть свойство неустойчивых атомных ядер данных химических элементов самопроизвольно превращаться в ядра ато­мов других химических элементов с испусканием одной или несколь­ких ионизирующих частиц. Процесс такого спонтанного ядерного превращения называется радиоактивным распадом. При этом об­разовавшееся новое (дочернее) ядро оказывается в более устойчи­вом состоянии, чем исходное (материнское) ядро.

Радиоактивность может быть естественной и искусственной. Ес­тественной называется радиоактивность, наблюдающаяся у суще­ствующих в природе неустойчивых изотопов. К ним относятся тя­желые ядра элементов, расположенных в Периодической системе за свинцом (Z > 82), а также некоторые легкие и средние ядра (напри­мер, ядро калия-40). Искусственной называется радиоактивность изотопов, полученных в результате ядерных реакций в ядерных ре­акторах, на ускорителях, при ядерных взрывах и др.

В настоящее время для всех элементов известны радиоактивные изотопы. Всего их более 2000 (естественных и искусственных) [1].

Глава 4. Радиоактивный распад

1. Альфа-распад. Альфа-частицы испускаются только тяжелыми ядрами, т.е. содержащими большое число протонов и нейтронов. Прочность тяжелых ядер мала. Для того, чтобы покинуть ядро, нуклон должен преодолеть ядерные силы, а для этого он должен обладать достаточной энергией.  При объединении двух протонов и двух нейтронов в альфа-частицу ядерные силы в подобном сочетании (между нуклонами частицы) являются наиболее крепкими, а связи с другими нуклонами слабее, поэтому альфа-частица способна "выйти" из ядра. Вылетевшая альфа-частица уносит положительный заряд в 2 единицы и массу в 4 единицы.  В результате альфа-распада радиоактивный элемент превращается в другой элемент, порядковый номер которого на 2 единицы, а массовое число на 4 единицы, меньше.

2. Бета-распад. Явление бета-распада состоит в том, что ядра некоторых элементов самопроизвольно испускают электроны и элементарную частицу очень малой массы -антинейтрино.  Так как электронов в ядрах нет, то появление бета-лучей из ядра атома можно объяснить способностью нейтронов ядра распадаться на протон, электрон и антинейтрино. Появившийся протон переходит во вновь образующееся ядро. Электрон, вылетающий из ядра, и является частицей бета-излучения.  Такой процесс распада нейтронов характерен для ядер с большим количеством нейтронов.

3.  Гамма - распад - не существует В процессе радиоактивного излучения ядра атомов могут испускать гамма-кванты. Испускание гамма-квантов не сопровождается распадом ядра атома. Гамма излучение зачастую сопровождает явления альфа- или бета-распада. При альфа- и бета-распаде новое возникшее ядро первоначально находится в возбужденном состоянии и , когда оно переходит в нормальное состояние, то испускает гамма-кванты (в оптическом или рентгеновском диапазоне волн).

4. Нейтронный распад - испускание из ядра атома нейтрона (n) - нейтральной частицы с массой 1 ед. При испускании нейтрона один изотоп данного химического элемента превращается в другой с меньшим весом. Так, например, при нейтронном распаде радиоактивный изотоп лития литий-9 превращается в литий-8, радиоактивный гелий-5 - в стабильный гелий-4.  Если стабильный изотоп йода йод-127 облучать гамма-квантами, то он становится радиоактивным, выбрасывает нейтрон и превращается в другой, тоже радиоактивный изотоп йод-126. 

5. Протонный распад - крайне редкий вид распада -это испускание из ядра атома протона (р) - частицы с массой 1 ед. и зарядом +1. При испускании протона данный химический элемент превращается в соседний слева (с меньшим номером, предыдущий), а атомный вес уменьшается на единицу. 

Как уже было сказано, все радиоактивные превращения, в том числе и все разновидности радиоактивного распада, сопровождаются, как правило, за редким исключением, выделением избытка энергии в виде гамма-излучения - гамма-квантов, а иногда также и рентгеновского излучения (фотонов) с меньшей энергией. 

Рентгеновское излучение - это тоже электромагнитное излучение, но "место рождения" рентгеновского излучения - электронные оболочки атомов [2].