1. 53. Радиоактивность. Виды радиоактивности. Закон радиоактивного распада.

Почти 90 % из 2500 известных атомных ядер нестабильны. Нестабильное ядро самопроизвольно превращается в другие ядра с испусканием частиц. Это свойство ядер называется радиоактивностью. У больших ядер нестабильность возникает вследствие конкуренции между притяжением нуклонов ядерными силами и кулоновским отталкиванием протонов. Стабильных ядер с зарядовым числом Z > 83 и массовым числом A > 209 не существует. Но радиоактивными могут оказаться и ядра атомов с существенно меньшими значениями чисел Z и A. Если ядро содержит значительно больше протонов, чем нейтронов, то нестабильность обуславливается избытком энергии кулоновского взаимодействия. Ядра, которые содержат избыток нейтронов, оказываются нестабильными вследствие того, что масса нейтрона превышает массу протона. Увеличение массы ядра приводит к увеличению его энергии.

Различают два вида радиоактивности: естественная и искусственная. Естественная радиоактивность наблюдается у неустойчивых изотопов, которые существуют в природе. Искусственная же радиоактивность наблюдается у изотопов, полученных искусственно при ядерных реакциях. Различают несколько видов радиоактивного излучения. Альфа-излучение - представляет собой поток тяжелых частиц, состоящих из нейтронов и протонов, не способно проникнуть даже сквозь лист бумаги и человеческую кожу. Становится опасным, только при попадании внутрь организма с вдыхаемым воздухом, пищей, через рану. Бета-излучение представляет собой поток отрицательно заряженных частиц, способных проникать сквозь кожу на глубину 1-2 см. Гамма-излучение - имеет самую высокую проникающую способность. Такой вид излучения может задержать толстая свинцовая или бетонная плита.  Опасность радиации состоит в ее ионизирующем излучении, которое взаимодействует с атомами и молекулами. Это излучение разрывает химические связи молекул, составляющих живые организмы, и вызывая биологически важные изменения. 

Закон радиоактивного распада Каждый радиоактивный элемент можно охарактеризовать промежутком времени Т, в течение которого распадается половина ядер, имевшихся в момент начала отсчета времени. Период полураспада - основная константа радиоактивного элемента. Период полураспада характеризует скорость распада. Например: радий ₈₈Ra²²⁶ имеет период полураспада Т=1600 лет; торий ₉₀Th²³¹ -25.64 часа; полоний₈₄Po²¹² -3·10^-7 сек. Выведем закон радиоактивного распада. Обозначим N-число ядер в момент времени t. Так как n=t/T, то   N=N₀·2^-t/T.  Это и есть закон радиоактивного распада. За время t распадается число ядер, равное DN=N₀-N=N₀(1-2^-t/T)