4. Радиоактивность.

В конце 18 века французский физик А.Беккерель обнаружил, что уран излучает какое-то невидимое излучение, обладающее высокой проникающей способностью. Это явление было названо радиоактивностью. Позже выяснилось, что не только уран обладает таким свойством. Ряд тяжёлых элементов также обладают радиоактивностью. К ним относятся торий, радий, полоний, газ радон и некоторые другие.

Если взять радиоактивный элемент, поместить его в сосуд с маленьким отверстием, то радиоактивное излучение будет выходить через отверстие узким пучком. Если мы создадим электрическое поле вокруг этого пучка, то он расслоится на три пучка:

Первый пучок имеет положительный заряд его назвали альфа-излучением и обозначили буквой . Он представляет собой ядра атома гелия 2He⁴ Ядро, теряя альфа-частицу, превращается в ядро другого химического элемента, стоящего в таблице Менделеева на две клетки левее (правило смещения):

zX^A = z-2Y^A-4 + 2He⁴ (альфа-распад).

Это компонента обладает высокой ионизирующей способностью и низкой проникающей способностью. Это излучение не способно пробить кожу человека, но пробивает межклеточные мембраны, нанося травму живым клеткам.

Второй пучок имеет отрицательный заряд, его назвали бета-излучением и обозначили буквой . Это излучение представляет собой быстрые электроны, которые возникают при распаде нейтрона:0n¹ = 1p¹ + -1e⁰ + v^ Протон остаётся в ядре, увеличивая его заряд на единицу, а электрон изгоняется из ядра с большой скоростью. При этом появляется ядро нового элемента, стоящего в таблице Менделеева на одну клетку правее. Образующуюся при этом частицу нейтрино можно во внимание не брать.

zX^A - -1e⁰ = z-1Y^A

Бета-излучение обладает большей проникающей способностью, по сравнением с альфа-излучением, но меньшей ионизирующей способностью.

Третий пучок вообще в электрическом поле не отклонился, так как он представляет собой не частицы, а электромагнитные волны очень малой длины. Это – гамма-излучение , оно обозначается буквой . Гамма-излучение и его основные свойства мы рассматривали в одной из предыдущих лекций.

Распад ядра – это процесс не закономерный, а случайный. Можно сказать, что это своеобразный «несчастный случай» в жизни атомных ядер. Следовательно, чем больше ядер распадается, тем меньше их остаётся для распада. Поэтому, процесс распада ядер происходит по законуэкспоненты.Этот закон выражается формулой:

N = Noe^t = No2^-t/T

Здесь:N – количество оставшихся, нераспавшихся ядер;

No - первоначальное количество нераспавшихся ядер;

- постоянная радиоактивного распада;

t - текущее время

Т – время полураспада: время, за которое распадается половина всех ядер.

У различных радиоактивных элементов период полураспада может варьироваться от миллиардов лет до долей секунды. Например, у тория период полураспада равен 9 миллиардов лет; у урана – 4,5 миллиарда лет; у радия – 1600 лет, у радона – несколько суток, а у некоторых трансурановых элементов он составляет доли секунды. Поэтому их и нет в природе: если они и были когда-либо созданы природой – то в настоящее время они давно уже распались.