Радиоактивный распад

(лат. Радиус, луч) - радиоактивный распад или ядерный распад означает свойство нестабильных

атомных ядер самопроизвольно трансформироваться с выделением энергии.

Высвобождаемая энергия излучается в форме ионизирующего излучения, а именно частиц высокой энергии и/ или гамма-излучения.

Исторически придуманный термин «распад» описывает в первую очередь уменьшение уменьшение исходного материала в соответствии с законом распада.

Закон распада - это общее название уравнения в физике, которое описывает экспоненциальное

величин со временем.

В ядерной физике закон распада указывает число атомных ядер в образце радиоактивного

вещества, которые еще не распались в определенный момент времени.

Этот макроскопический взгляд характеризует процесс не полностью.

На атомном уровне происходит законное преобразование ядер.

В разговорной речи слово радиоактивность также используется для обозначения «радиоактивного вещества».

Особенно в публичном обсуждении, излучение или даже ионизирующее излучение от не радиоактивных источников часто подразумевается, когда речь идет о радиоактивности.

Радиоактивный распад не является детерминированным процессом.

Время распада отдельного атомного ядра абсолютно случайно.

Однако, для каждого нуклида вероятность распада в единицу времени является фиксированным значением, которое так же можно описать периодом полураспада.

Период полураспада - это период, после которого в среднем половина нестабильных атомных ядер в количестве распалась.

Это могут быть доли секунды, но также и несколько миллиардов лет.

Такими долго живущими нуклидами являются, например, уран-238, уран-235, торий-232 и калий-40.

Чем короче период полураспада, тем больше активность данного количества

вещества. Мало того, что время распада является случайным, но оно также может быть природой распада.

Например, висмут может распадаться тремя различными способами, каждый с различной вероятностью.

Нуклидная карта показывает все нуклиды с видами и пропорциями возможных распадов и периодов полураспада.

Для большинства типов распада изменяется атомный номер - поэтому он создает другой химический элемент

(выталкивая протоны, но всегда вместе с другими нейтральными частицами, такими как нейтроны)-

в некоторых только массовое число (путем Эмиссии нейтронов и отсутствия протонов).

Кроме того, существуют переходы, в которых изменяется только состояние возбуждения ядра

(переход между различными энергетическими состояниями одного и того же нуклида).

Сила радиоактивности описывается физическими размерами активности и приводится в единицах Беккереля,

сокращенно Bq. 1Бк означает среднее затухание в секунду, так что это очень малая активность по сравнению с ранее обычной Кюри.

Атомное ядро тогда является стабильным и не может продолжать распадаться само по себе, пока не произойдет

распад, который приводит к состоянию с более низкой энергией.

В случае водорода это состояние представляет собой один протон в качестве атомного ядра или дейтрон,

который состоит из протона и нейтрона.

В гелии стабильный изотоп гелий-3 содержит два протона и один нейтрон, стабильный гелий-4 -

два протона и два нейтрона.

С литием и всеми более тяжелыми элементами, по крайней мере, столько нейтронов, сколько протонов должно

образовать ядро, чтобы ядро было стабильным, а с более тяжелыми ядрами преобладает все больше нейтронов.

С определенного массового числа все атомные ядра становятся нестабильными.

Под действием излучения частиц, в частности нейтронного излучения (нейтронной активации), стабильные атомные ядра могут превращаться в другие нестабильные атомные ядра в ядерных реакциях.

В 1896 году Антуан Анри Беккерель обнаружил, что урановая соль может почернить фотопластинки, пытаясь

объяснить только что обнаруженное рентгеновское излучение флуоресценцией. Тем не менее, образец урана

был в состоянии сделать это даже без предварительного воздействия, что исключило флуоресценцию в

качестве причины.

Как он позже показал, это новое излучение могло проникать сквозь непрозрачные вещества и ионизировать

воздух, не подвергаясь влиянию изменений температуры или химической обработки образца.

Другие радиоактивные элементы были обнаружены Мари и Пьером Кюри в 1898 году с торием, а также с двумя

новыми элементами, излучающими во много раз их излучение.

Исследовав способность проникновения, Эрнест Резерфорд в 1899 г. сумел различить два компонента излучения.

Штефан Мейер и Эгон Швайдлер, а также Фридрих Гизель смогли показать в том же году, что они отклоняются в

разных направлениях в магнитных полях.

Третий компонент, который не мог отвлекаться от магнитных полей и имел очень высокую проницаемость,

был открыт в 1900 году Полом Ульрихом Виллардом.

Для трех типов излучения Резерфорд ввел термины альфа, бета и гамма излучение.

К 1909 году было показано, что альфа излучение ядер гелия и бета излучение состоят из электронов.

Предположение о том, что гамма излучение является электромагнитной волной, было продемонстрировано

только в 1914 году Резерфордом и Эдвардом Андраде. Еще в 1903 году, за 6лет до того, как стали известны ядерные ядра, Резерфорд и Фредерик Содди предположили, что радиоактивность связана с преобразованием элементов.

Исходя из этого, в 1913году Касимир Фаджанси Фредерик Содди сформулировали так называемые законы о радиоактивном перемещении. Они описывают изменение массы и атомного номера в альфа и бета распаде, посредством чего естественный ряд распада может быть объяснен как пошаговая последовательность этих процессов распада.

Ирэн и Фредерик Жолио-Кюри впервые преуспели в искусственном создании радиоактивных элементов в 1933году. Путем бомбардировки образцов частицами они смогли получить новые изотопы, которые отсутствуют из-за их коротких периодов полураспада в природе.

В своих экспериментах в 1934 году они обнаружили новый тип бета распада, в котором позитроны испускаются вместо электронов. С тех пор проводится различие между + и- излучением.

Радиоактивные ядра могут распадаться по-разному, в зависимости от их состава протонов и нейтронов.

Существует два основных типа радиоактивного распада с тремя типами радиоактивного излучения.

Альфа, бета и гамма распад исторически особенно значимы.

Они были впервые обнаружены и являются наиболее распространенными типами преобразований.

Позже были найдены новые виды распада, которые больше нельзя было отнести к этим трем

видам.

Разнообразие существующих распадов можно разделить на три категории.

У нестабильного ядра есть два важных способа противодействия нестабильности. Таким образом, либо основные компоненты могут быть извлечены, либо строительные блоки могут быть преобразованы внутри. Если основные компоненты отправлены, то это может быть протон, нейтрон или целое дочернее ядро.

Чаще всего ядро гелия испускается из двух протонов и двух нейтронов (альфа распад), поскольку этот фрагмент особенно стабилен. Ядро гелия заряжается дважды положительно в начале (что можно указать в правом верхнем углу символа элемента):

При гамма распаде один основной компонент преобразуется в другой компонент. Так, например, чтобы добраться от нейтрона(нейтрально заряженного) до протона(положительно заряженного), быстрый электрон просто испускается. Этот электрон также называется гамма.

Многие радиоактивные ядра изменяются с испусканием нуклонов, то есть протонов, нейтронов или даже легких ядер.

Наиболее ярким примером является альфа распад.

Здесь родительское ядро отщепляет ядро гелия. Менее распространенным является излучение отдельных нейтронов или протонов или целых углеродных ядер.

Бета распады: когда электроны (или их античастицы) участвуют в распаде, это называется бета распадом.

Существует целый ряд таких процессов.

Электрон не всегда должен быть создан как продукт, как, например, при захвате электрона. Переход между состояниями одного и того же ядра: в этом случае частицы материи вообще не излучаются.

Соответственно ядро не меняется на другое.

Он высвобождает свою избыточную энергию непосредственно в виде высоко энергетического электромагнитного излучения. Это может быть гамма излучение.