2.5. Искусственная радиоактивность

В 1919 году английский физик Эрнест Резерфорд первый искусственным путем превратил один элемент в другой. Им при облучении атомов азота альфа-частицами получен изотоп кислорода с выделением частицы протона:

₇¹⁴N + ₂⁴He → ( ₉¹⁸F) → ₈¹⁷O + ₁¹р.

Из этой реакции видно, что альфа-частица захватывается ядром азота и превращается в составное неустойчивое ядро фтора, которое немедленно распадается с образованием ядра кислорода и испусканием протона.

Альфа-частицы, имея положительный заряд и массу равную 4,003, возбу-дить и вызвать превращение атомов тяжелых элементов не могли. Требовался иной снаряд, не имеющий заряда (нейтральный) и с большой энергией. Им впоследствии стал нейтрон.

В 1930 году немецкие исследователи профессора В. Ботте и Э. Беккер обнаружили, что облучение бериллия альфа-частицами сопровождается неизвестным излучением. Это же излучение наблюдали при облучении алюминия альфа-частицами Ирен Кюри и Фредерик Жолио-Кюри. Но только Джейм Чедвик, ученик Э. Резерфорда, в 1932 году доказал, что наблюдаемые излучения являются потоками нейтронов (так были открыты нейтроны).

₄⁹Be + ₂⁴He → ₀¹n + ₆¹²C, ₁₃²⁷Al + ₂⁴He → ₀¹n + ₁₅³⁰P .

В 1934 году Фредерик и Ирен Жолио-Кюри обнаружили, что в резуль-тате бомбардировки альфа-частицами ядер легких элементов, образуются дру-гие элементы, являющиеся радиоактивными. Стабильные элементы – алюми-ний, магний, бор – превращались в радиоактивные элементы ₁₅³⁰P, ₁₄²⁷Si, ₇¹³N. Это открытие позволило сделать принципиальный вывод о том, что радиоактивные вещества могут создаваться искусственным путем. Средняя продолжительность жизни радиоактивного изотопа ₁₅³⁰P составляет 3 мин 15 с (₁₅³⁰P →₁₄³⁰Si + е⁺).

Фредерик Жолио-Кюри писал: «Мы не делаем искусственно ядро радио-активным, а превращаем это ядро в другое, которое является естественно неустойчивым». За открытие искусственной радиоактивности Фредерик и Ирен Жолио-Кюри получили Нобелевскую премию в 1938 году.

Мощным толчком для получения искусственных радионуклидов явилась возможность бомбардировки ядер потоками нейтронов.

В 1934 году 34-летний академик Энрико Ферми в Риме подверг бомбар-дировке нейтронами все известные элементы на тот период: от водорода до урана. И у девятого элемента (фтора) уже была обнаружена искусственная радиоактивность. В дальнейшем было выяснено, что 37 элементов обладали искусственной радиоактивностью. При ядерных взрывах образуется около 250 изотопов 35 элементов.

При ядерных взрывах образуется около 250 изотопов 35 элементов.

К настоящему времени известно более 900 радиоизотопов, полученных искусственным путем. Большинство их получают в ядерных реакторах, где создаются мощные потоки нейтронов. Практически можно получить огромное количество радионуклидов всех без исключения элементов Периодической системы элементов Д.И. Менделеева. Были получены трансурановые элемен-ты, т. е. элементы, которые стоят за ураном. Они все радиоактивные и, что важно, в природе не встречаются. По-видимому, при образовании Солнечной системы в результате ядерных и термоядерных реакций все химические эле-менты имели своих радиоактивных аналогов с разными периодами полурас-пада. С течением времени радионуклиды с коротким периодом полураспада распались, а долгоживущие радионуклиды сохранились до наших дней.