Радиоактивность. Виды радиоактивности

Явление радиоактивности было обнаружено А. Беккерелем в 1896 г. Изучая свойства солей урана, он случайно обнаружил самопроизвольное испускание ими излучения, способного проходить сквозь непрозрачные для видимого света вещества. Это излучение действовало на фотопластинку, ионизировало воздух, проника­ло сквозь тонкие металлические пластинки, вызывало люминесценцию ряда веществ. Продолжая исследование этого явления, супруги М. Кюри и П. Кюри обнаружили, что такое излучение свойственно не только урану, но и многим другим тяжелым элементам.

Обнаруженное излучение было названо радиоактивным излучением, а само явле­ние – испускание радиоактивного излучения – радиоактивностью. В результате радиоактивного излучения ядра атомов одного химического элемента превращаются в ядра атомов другого элемента. Вокруг нового ядра формируется соответствующая ему электронная оболочка, образуется новый атом.

В результате опытов по отклонению радиоактивного излучения в электрическом и магнитном полях и опытов по поглощению излучения в веществе были установлены три вида излучения.

1. a-Излучение. Отклоняется электрическим и магнитным полями, обладает высокой ионизирующей способностью и малой проникающей способностью (например, погло­щаются слоем алюминия толщиной примерно 0,05 мм). Экспериментально было установлено что a-излучение представляет собой поток ядер гелия ; заряд a-частицы равен +2е, а масса приблизительно равна 4 а.е.м.

Альфа-радиоактивными являются почти исключительно ядра атомов элементов с порядковым номером Z >82. Запись реакции a-распада:

, (20.1)

где – обозначение исходного, так называемого материнского ядра, – обозначение конечного, так называемого дочернего ядра, – ядро гелия.

2. b-Излучение. Отклоняется электрическим и магнитным полями; его ионизирующая способность значительно меньше (примерно на два порядка), а проникающая способность гораздо больше (поглощается слоем алюминия толщиной примерно 2 мм), чем у a -частиц. b -излучение представляет собой поток быстрых электронов.

Ниже приведена запись реакции b - распада ядра:

- b ‾-распад, (20.2)

где – символическое обозначение электрона (заряд электрона равен –1, массовое число равно нулю), - электронное антинейтрино (заряд равен нулю, массовое число равно нулю). Такой вид распада получил название b ‾-распада. В дальнейшем экспериментально для ядер, не встречающихся в природе и полученных в лаборатории в результате ядерных реакций, был обнаружен еще один вид b - распада ядра, который называется b + - распадом:

- b ⁺ - распад, (20.3)

где– символическое обозначение позитрона (заряд равен +1, массовое число равно нулю), - электронное нейтрино (заряд равен нулю, массовое число равно нулю). Позитрон (экспериментально обнаружен в 1932 году), электронное нейтрино и электронное антинейтрино (экспериментально обнаружены в 1956 году) – элементарные частицы. Следует заметить, что существование названных элементарных частиц сначала было предсказано теоретически.

3. g-Излучение. Не отклоняется электрическим и магнитным полями, обладает от­носительно слабой ионизирующей способностью и очень большой проникающей спо­собностью (например, проходит через слой свинца толщиной 5 см). g-Излучение представляет собой корот­коволновое электромагнитное излучение с чрезвычайно малой длиной волны l <10^-10 м.

Правило смещения. Радиоактивные превращения ядер подчиняются правилу смещения, сформулированному впервые Ф.Содди: при a-распаде ядро теряет положительный заряд 2е и его массовое число уменьшается на 4 единицы. В результате получается ядро атома элемента, который располагается в таблице Менделеева на две клетки ближе к началу таблицы. При b ‾-распаде заряд ядра увеличивается на единицу, массовое число остается неизменным. В результате получается ядро атома элемента, который располагается в таблице Менделеева на одну клетку дальше от начала таблицы.

Возникающие при радиоактивном распаде новые ядра могут быть также радиоактивными и испытывать дальнейшие радиоактивные превращения. Это приводит к возникновению цепочки, или ряда радиоак­тивных превращений, заканчивающихся стабильным элементом. Совокупность элемен­тов, образующих такую цепочку, называется радиоактивным семейством.

Еще раз отметим, что радиоактивные излучения сопровождают процессы, происходящие внутри ядра, в результате которых ядро становится ядром уже другого атома.

Радиоактивность подразделяется на естественную (наблюдается у неустойчивых изотопов, существу­ющих в природе) и искусственную (наблюдается у изотопов, полученных посредством ядерных реакций). Принципиального различия между этими двумя типами радиоактив­ности нет, так как законы радиоактивного превращения в обоих случаях одинаковы. Как правило, каждый из радиоактивных изотопов испускает какой-то определенный вид излучения - a -частицы или b -частицы. g -Излучение в виде самостоятельного излучения среди естественно-радиоактивных веществ не встречается, но часто сопровождает a -распад и b -распад. К числу радиоактивных процессов относятся также спонтанное деление тяжелых ядер.

Дата добавления: 2014-01-04