סוגי חלקיקים רדיואקטיביים. רדיואקטיבי

סוגי הרדיואקטיביות העיקריים הם התפרקות אלפא, בטא וגמא.

ריקבון אלפא.במקרה זה, פליטה ספונטנית של חלקיק α (גרעין הגרעין 4He) מתרחשת על ידי הגרעין, וזה מתרחש על פי הסכמה

כאשר X הוא סמל גרעין האב, Y הוא סמל הילד.

הוכח שחלקיקי α פולטים רק גרעינים כבדים. האנרגיה הקינטית שבה חלקיקי α עפים החוצה מהגרעין המתכלה היא בסדר גודל של כמה MeV. באוויר בלחץ רגיל, טווח חלקיקי ה-α הוא כמה סנטימטרים (האנרגיה שלהם מושקעת על היווצרות יונים בדרכם).

חלקיק אלפא מופיע רק ברגע של ריקבון רדיואקטיבי של הגרעין. עוזב את הליבה, הוא צריך להתגבר על המחסום הפוטנציאלי
ep, שגובהו עולה על האנרגיה שלו (ראה איור).

הצד הפנימי של המחסום נובע מכוחות גרעיניים, ואילו הצד החיצוני נובע מכוחות הדחייה של קולומב של חלקיק ה-α וגרעין הבת.
התגברות על פוטנציאל על ידי חלקיק α
מחסום בתנאים אלה נובע מאפקט המנהרה

תורת הקוונטים, תוך התחשבות בתכונות הגל של חלקיק ה-α, "מאפשרת" לו לחדור למחסום כזה בהסתברות מסוימת. החישוב המתאים מאושר היטב על ידי תוצאות המדידה.

ריקבון בטא . זהו שמו של תהליך ספונטני שבו הגרעין המקורי הופך לגרעין אחר בעל אותו מספר מסה א, אבל עם מספר חיוב ז, השונה מהמקור ב-±1. זה נובע מהעובדה ש β -הדעיכה מלווה בפליטת אלקטרון (פוזיטרון) או לכידתו מהקליפה של האטום. ישנם שלושה זנים β -ריקבון:

1)אֶלֶקטרוֹנִי- דעיכה שבה הגרעין פולט אלקטרון ומספר המטען שלו זהופך ז + 1;

2) פוזיטרון - דעיכה שבה הגרעין פולט פוזיטרון ומספר המטען שלו זהופך ז - 1;

3)ל-לִלְכּוֹד, שבו הגרעין לוכד את אחד האלקטרונים במעטפת האלקטרונים של האטום (בדרך כלל מ ל-shells) ומספר החיוב שלו זהופך להיות שווה ז-אחד. למושב הפנוי ב ל-shell-ke מעביר אלקטרון מקליפה אחרת, ולכן ל-התקף תמיד מלווה באופי-
צילומי רנטגן סטטיים.

"בעיית-הדעיכה" נפתרה על ידי פאולי (1930), שהציע כי חלקיק ניטרלי מבחינה חשמלית נפלט יחד עם אלקטרון, שהוא חמקמק בשל כוח החדירה הגדול מאוד שלו. הם קראו לזה הנייטרינו.

נסיבה חשובה לטובת השערת קיומם של ניטרינו היא הצורך לשמר את התנע הזוויתי בתגובת הדעיכה. העובדה היא שהמאפיין המבחין של (-דעיכה הוא הפיכת נויטרון לפרוטון בגרעין, ולהיפך. לכן, אנו יכולים לומר ש-Decay אינו תהליך תוך-גרעיני, אלא תהליך תוך-נוקלאון. בהקשר זה , שלושת סוגי הריקבון לעיל נובעים מהטרנספורמציות הבאות של נוקלונים בגרעין:

כעת נקבע שספין הנייטרינו הוא 1/2.

התבוננות ישירה בנייטרינו היא קשה מאוד. זה נובע מהעובדה שהמטען החשמלי שלהם הוא אפס, המסה שלהם (אם בכלל) קטנה במיוחד, קטנה להפליא והחתך האפקטיבי של האינטראקציה שלהם עם גרעינים. לפי הערכות תיאורטיות, הנתיב החופשי הממוצע של נייטרינו עם אנרגיה של 1 MeV במים הוא כ-10 16 ק"מ (או 100 שנות אור!). זה הרבה יותר גדול מהכוכבים. ניטרינו כאלה חודרים בחופשיות לשמש, ועוד יותר מזה לכדור הארץ.

כדי לרשום את תהליך לכידת הניטרינו, יש צורך בצפיפות שטף נייטרינו עצומה. זה התאפשר רק לאחר יצירת כורים גרעיניים, ששימשו כמקורות רבי עוצמה של ניטרינו.

הוכחה ניסיונית ישירה לקיומו של הנייטרינו הושגה ב-1956.

ריקבון גמא. סוג זה של ריקבון מורכב מפליטת γ-quanta על ידי גרעין נרגש במהלך המעבר שלו למצב נורמלי, שהאנרגיה שלו משתנה מ-10 keV ל-5 MeV. חיוני שספקטרום ה-γ-קוואנטה הנפלט יהיה בדיד, מכיוון שרמות האנרגיה של הגרעינים עצמם בדידות.

בניגוד β -Decay, γ -Decay - התהליך הוא תוך גרעיני, לא תוך גרעיני.

גרעינים נרגשים נוצרים כאשר β -דעיכה אם ריקבון גרעין האב איקסלמצב היסוד של גרעין הילד יאָסוּר. ואז גרעין הילד ימסתבר שהוא באחד המצבים הנרגשים, שהמעבר ממנו למצב הקרקע מלווה בפליטת y-quanta (ראה איור).

גרעין נרגש יכול לעבור למצב הקרקע גם בדרך אחרת, על ידי העברת אנרגיית העירור ישירות לאחד האלקטרונים האטומיים, למשל, ב ל-צדף. תהליך זה מתחרה β -דעיכה נקראת המרת אלקטרונים פנימית המרה פנימית מלווה בקרני רנטגן.

תגובות גרעיניות

תגובה גרעינית היא תהליך של אינטראקציה חזקה של גרעין אטום עם חלקיק אלמנטרי או עם גרעין אחר, תהליך המלווה בטרנספורמציה של גרעינים. אינטראקציה זו נוצרת עקב פעולת כוחות גרעיניים כאשר חלקיקים מתקרבים זה לזה עד למרחקים בסדר גודל של 10 -13 ס"מ.

שימו לב שתגובות גרעיניות הן שמספקות את המידע הנרחב ביותר על תכונות הגרעינים. לכן, חקר התגובות הגרעיניות הוא המשימה החשובה ביותר של הפיזיקה הגרעינית.

הסוג הנפוץ ביותר של תגובה גרעינית הוא האינטראקציה בין החלקיקים אעם ליבה איקס,וכתוצאה מכך היווצרות חלקיק בוליבה Y. זה כתוב באופן סמלי כך:

תפקידם של חלקיקים או בלרוב לבצע נויטרון פ, פרוטון ר, דִּכְתִיב ד, α -חלקיקים ו γ -קוונטי..

חלקיקים המיוצרים כתוצאה מתגובה גרעינית יכולים להיות לא רק בו י, אבל יחד איתם ב' אחרים", Y". במקרה זה, אומרים שלתגובה הגרעינית יש כמה ערוצים, עם ערוצים שונים המתאימים להסתברויות שונות.

סוגי תגובות גרעיניות.הוכח כי תגובות הנגרמות על ידי חלקיקים לא מאוד מהירים מתרחשות בשני שלבים. השלב הראשון הוא לכידת החלקיק המתרחש אהליבה איקסעם היווצרות של גרעין מורכב (או ביניים). במקרה זה, האנרגיה של החלקיק אמופץ מחדש במהירות בין כל הגרעינים של הגרעין, והגרעין המורכב נמצא במצב נרגש. הגרעין נשאר במצב זה עד שכתוצאה מתנודות פנימיות, אחד מהחלקיקים (שעשוי להיות מורכב ממספר גרעינים) מרכז אנרגיה המספיקה לבריחתו מהגרעין.

מנגנון כזה להתרחשות של תגובה גרעינית הוצע על ידי N. Bohr (1936) ולאחר מכן אושר בניסוי. תגובות אלו נכתבות לפעמים עם גרעין מורכב עם, כמו

איפה הכוכב עםמציין שהגרעין עם*מתרחש במצב נרגש.

ליבה מורכבת עם*קיים זמן רב - בהשוואה ל"זמן הגרעיני", כלומר, זמן הטיסה של נוקלאון עם אנרגיה בסדר גודל של 1 MeV ( v 10 9 ס"מ/שניה) ממרחק שווה לקוטר הגרעין. זמן גרעיני i 10 -21 שניות. משך החיים של גרעין מורכב במצב נרגש הוא ~ 10 -14 שניות. כלומר, בקנה מידה גרעיני, הגרעין המורכב אכן חי במשך זמן רב מאוד. במהלך תקופה זו, כל עקבות ההיסטוריה של היווצרותו נעלמים. לכן, ריקבון הגרעין המורכב - השלב השני של התגובה - ממשיך ללא קשר לשיטת היווצרותו של הגרעין המורכב.

תגובות הנגרמות על ידי חלקיקים מהירים עם אנרגיות העולה על עשרות MeV מתרחשות ללא היווצרות של גרעין מורכב. והתגובה הגרעינית היא בדרך כלל ישירה. במקרה זה, החלקיק המתרחש מעביר ישירות את האנרגיה שלו לחלקיק כלשהו בתוך הגרעין, למשל, נוקלאון אחד, דויטרון, α -חלקיק וכו', כתוצאה מכך חלקיק זה עף החוצה מהגרעין.

תגובת אינטראקציה ישירה אופיינית היא תגובת עצירה, כאשר החלקיק המתרחש הוא, למשל, דוירון. כאשר אחד מגרעיני הדאוטרון ייכנס לאזור הפעולה של כוחות גרעיניים, הוא ייתפס על ידי הגרעין, בעוד הגרעין השני של הדאוטרון יהיה מחוץ לאזור הפעולה של כוחות גרעיניים ויעוף על פני הגרעין. . באופן סמלי, תגובת הפירוק כתובה כ( ד,נ) או ( ד, עמ).

כאשר גרעינים מופגזים על ידי חלקיקים בעלי אינטראקציה חזקה עם אנרגיה גבוהה מאוד (מכמה מאות MeV ומעלה), הגרעינים יכולים "להתפוצץ" ולהתפרק לרסיסים קטנים רבים. כאשר הם נרשמים, פיצוצים כאלה משאירים שובל בצורת כוכבים מרובי אלומות.

אנרגיית תגובה. נהוג לומר שתגובות גרעיניות יכולות להתרחש גם בשחרור וגם בספיגה של אנרגיה.

תגובות עם שחרור אנרגיה נקראות אקזואנרגטיות, תגובות עם ספיגת אנרגיה נקראות אנדואנרגטיות.

לאלקטרון יש אנטי חלקיק - פוזיטרון,אשר נמצאה בקרינה קוסמית. קיומם של פוזיטרונים הוכח גם על ידי תצפית על עקבותיהם בתא ענן המוצב בשדה מגנטי. פוזיטרון- חלקיק בעל מסה שווה למסה של אלקטרון וספין 1/2 (ביחידות) הנושא מטען חיובי + ה.

לפי בוהר, תגובות גרעיניות מתרחשות בשני שלבים על פי הסכימה:

השלב הראשון הוא לכידת חלקיק על ידי הגרעין אויצירת גרעין ביניים עם, שנקרא המרוכב, או תרכובת-גרעין. השלב השני הוא התפרקות הגרעין המורכב לגרעין יוחלקיק ב.

פרדריק ואיירין ג'וליוט-קירי הפציצו α -חלקיקים B, A1 ו-Mg, שהובילו לגרעין רדיואקטיבי מלאכותי שעוברים - ריקבון (דעיכה של פוזיטרונים או + p-ריקבון):

בתגובות גרעיניות, כלל העקירה מתקיים

תהליך p+- הריקבון ממשיך כאילו אחד מהפרוטונים של הגרעין הפך לנייטרון, תוך פליטת פוזיטרון וניטרינו:

ניתן ליצור פוזיטרונים באינטראקציה γ -כמות אנרגיה גבוהה ( E γ> 1.02 MeV = 2 ד' 2) עם חומר. תהליך זה ממשיך בהתאם לתכנית

זוגות אלקטרונים-פוזיטרון נמצאו בתא ענן שהוצב בשדה מגנטי, בו הם סטו לכיוונים מנוגדים. תהליך הטרנספורמציה של זוג אלקטרוני-פוזיטרון (בהתנגשות של פוזיטרון עם אלקטרון) לשניים γ - קוונטי, נקרא הַשׁמָדָה.במהלך ההשמדה, האנרגיה של הזוג מומרת לאנרגיה של פוטונים

ההופעה בתהליך זה של שניים γ -קוואנטה נובעת מחוקי שימור המומנטום והאנרגיה.

הלכידה על ידי הגרעין של אלקטרון מאחת מהקליפות הפנימיות של האטום (K, L וכו') עם פליטת נייטרינו (לכידת אלקטרונים או לכידת אלקטרונית) מתרחשת לפי הסכמה הבאה:

(הופעתם של ניטרינו נובעת מחוק שימור הספין). באופן כללי, התוכנית ה-לִלְכּוֹד:

בהתאם למהירות (אנרגיה), נויטרונים מחולקים לאיטי ומהיר.

נויטרונים איטיים: קרים במיוחד (≤ 10 -7 eV),

קר מאוד (10 -7 ÷10 -4 eV), קר (10 -4 ÷10 -3 eV),

תרמית (10 -3 ÷0.5 eV), תהודה (0.5÷10 4 eV) לכידה אלקטרונית מזוהה על ידי קרינת הרנטגן האופיינית הנלווית אליו, המתרחשת כאשר מתמלאים החללים הפנויים שנוצרו במעטפת האלקטרונים של האטום. כל אנרגיית ההתפרקות נסחפת על ידי הנייטרינו.

ניתן להאט את הניוטרונים על ידי העברתם דרך חומר המכיל מימן (לדוגמה, מים). הם חווים פיזור ומאטים.

• קרניים מהסוג הראשון מוסטות באותו אופן כמו זרם של חלקיקים טעונים חיובית; הם נקראו קרני α;
• קרניים מהסוג השני סוטה בשדה מגנטי באותו אופן כמו זרם של חלקיקים בעלי מטען שלילי (בכיוון ההפוך), הם נקראו קרני β;
• קרניים מהסוג השלישי, שאינן מוסטות על ידי שדה מגנטי, נקראות קרינת γ.

ריקבון אלפא

α-דעיכהקראו להתפרקות הספונטנית של גרעין האטום לגרעין בת ולחלקיק α (הגרעין של אטום 4 He).

α-דעיכה, ככלל, מתרחשת בגרעינים כבדים עם מספר מסה א≥140 (אם כי יש כמה חריגים). בתוך גרעינים כבדים, בשל תכונת הרוויה של כוחות גרעיניים, נוצרים חלקיקי α נפרדים, המורכבים משני פרוטונים ושני נויטרונים. חלקיק ה-α המתקבל נתון לפעולה גדולה יותר של כוחות הדחייה של קולומב מהפרוטונים של הגרעין מאשר פרוטונים בודדים. יחד עם זאת, חלקיק ה-α חווה פחות משיכה גרעינית לגרעיני הגרעין מאשר שאר הגרעינים. חלקיק האלפא שנוצר בגבול הגרעין משתקף פנימה מהמחסום הפוטנציאלי, אך בסבירות מסוימת הוא יכול להתגבר עליו (ראה אפקט המנהרה) ולעוף החוצה. ככל שהאנרגיה של חלקיק האלפא יורדת, החדירות של המחסום הפוטנציאלי יורדת באופן אקספוננציאלי, כך שאורך החיים של גרעינים עם אנרגיה זמינה נמוכה יותר של ריקבון אלפא, אם דברים אחרים שווים, ארוכים יותר.

כלל ההסטה של ​​Soddy עבור α-decay:

. .

כתוצאה מדעיכת α, היסוד מוסט 2 תאים לתחילת הטבלה המחזורית, מספר המסה של גרעין הבת יורד ב-4.

ריקבון בטא

בקרל הוכיח שקרני β הן זרם של אלקטרונים. דעיכת β היא ביטוי של הכוח החלש.

β-דעיכה(ליתר דיוק, ריקבון בטא מינוס, β - דעיכה) היא דעיכה רדיואקטיבית, המלווה בפליטת אלקטרון ואנטי-נייטרינו מהגרעין.

ריקבון β הוא תהליך תוך-נוקלאון. זה מתרחש כתוצאה מהשינוי של אחד מ ד-קווארקים באחד הנייטרונים של הגרעין ב u-קווארק; במקרה זה, הנייטרון הופך לפרוטון עם פליטת אלקטרון ואנטי-נייטרינו:

כלל ההסטה של ​​Soddy עבור β - דעיכה:

לאחר דעיכת β − -היסוד מוסט בתא 1 לסוף הטבלה המחזורית (המטען הגרעיני גדל באחד), בעוד שמספר המסה של הגרעין אינו משתנה.

ישנם גם סוגים אחרים של ריקבון בטא. בהתפרקות פוזיטרונים (בטא פלוס דעיכה), הגרעין פולט פוזיטרון וניטרינו. במקרה זה, המטען של הגרעין יורד באחד (הגרעין מוסט תא אחד לתחילת הטבלה המחזורית). ריקבון פוזיטרון תמידמלווה בתהליך מתחרה - לכידת אלקטרונים (כאשר הגרעין לוכד אלקטרון ממעטפת האטום ופולט ניטרינו, בעוד שגם מטען הגרעין יורד באחד). עם זאת, ההיפך אינו נכון: נוקלידים רבים, שעבורם ריקבון פוזיטרונים אסור, חווים לכידת אלקטרונים. הסוג הנדיר ביותר הידוע של ריקבון רדיואקטיבי הוא ריקבון בטא כפול, זה נמצא עד היום רק עבור עשרה נוקלידים, וזמן מחצית חיים עולה על 10 19 שנים. כל סוגי ההתפרקות בטא משמרים את מספר המסה של הגרעין.

דעיכת גמא (מעבר איזומר)

כמעט לכל הגרעינים יש, בנוסף למצב הקוונטי הקרקעי, קבוצה נפרדת של מצבים נרגשים עם אנרגיה גבוהה יותר (יוצאים מן הכלל הם הגרעינים ¹H , ²H , ³H ו-³He). מצבים נרגשים יכולים להיות מאוכלסים במהלך תגובות גרעיניות או התפרקות רדיואקטיבית של גרעינים אחרים. לרוב המצבים הנרגשים יש משך חיים קצר מאוד (פחות מננו-שנייה). עם זאת, ישנם גם מצבים ארוכים למדי (שאורך חייהם נמדד במיקרו-שניות, ימים או שנים), הנקראים מצבים איזומרים, אם כי הגבול ביניהם לבין מצבים קצרי-חיים הוא מאוד שרירותי. המצבים האיזומריים של הגרעינים, ככלל, מתפוררים למצב היסוד (לעיתים דרך מספר מצבי ביניים). במקרה זה, נפלטות קוונטות גמא אחת או יותר; ניתן להסיר את העירור של הגרעין גם על ידי פליטת אלקטרונים המרה ממעטפת האטום. מצבים איזומריים יכולים להתפרק גם באמצעות ריקבון בטא ואלפא הרגילים.

סוגים מיוחדים של רדיואקטיביות

• רדיואקטיביות פרוטונים
• רדיואקטיביות של שני פרוטונים
• רדיואקטיביות ניוטרונים

סִפְרוּת

• סיווכין ד.ו.קורס כללי לפיזיקה. - מהדורה שלישית, סטריאוטיפית. - M .: Fizmatlit, 2002. - T. V. פיזיקה אטומית וגרעינית. - 784 עמ'. - ISBN 5-9221-0230-3

ראה גם

• יחידות רדיואקטיביות

קרן ויקימדיה. 2010 .

מילים נרדפות:

ראה מה זה "רדיואקטיביות" במילונים אחרים:

רדיואקטיבי ... מילון איות

- (מרדיו לטיני אני מקרין, אלומת רדיוס ואקטיב יעילה), היכולת של חלק ב. גרעינים באופן ספונטני (ספונטני) הופכים לגרעינים אחרים עם פליטת h c. טרנספורמציות רדיואקטיביות כוללות: ריקבון אלפא, כל סוגי הדעיכה בטא (עם ... ... אנציקלופדיה פיזיקלית

רדיואקטיבי- RADIOACTIVITY, תכונה של כימיה כלשהי. אלמנטים הופכים באופן ספונטני לאלמנטים אחרים. טרנספורמציה זו או ריקבון רדיואקטיבי מלווה בשחרור אנרגיה בצורה של קרינה גופנית וקורנית שונות. התופעה של ר' הייתה ... ... אנציקלופדיה רפואית גדולה

רדיואקטיבי- (מרדיו ... ומפעיל לטינית activus active), התכונה של גרעיני אטום לשנות באופן ספונטני (ספונטני) את הרכבם (מטען גרעין Z, מספר נוקלונים A) על ידי פליטת חלקיקים יסודיים, קוונטות g או שברי גרעין. חלק מ… … מילון אנציקלופדי מאויר

- (מהרדיו הלטיני אני פולט קרניים ואקטיבוס יעיל) טרנספורמציה ספונטנית של גרעיני אטום לא יציבים לגרעינים של יסודות אחרים, מלווה בפליטת חלקיקים או? קוונטי. ידועים 4 סוגי רדיואקטיביות: ריקבון אלפא, דעיכת בטא, ... ... מילון אנציקלופדי גדול

היכולת של חלק מגרעיני אטום להתפרק באופן ספונטני עם פליטת חלקיקים אלמנטריים והיווצרות גרעין של יסוד אחר. אורניום ר' התגלה לראשונה על ידי בקארל בשנת 1896. מעט מאוחר יותר, מ' ופ' קירי ורתרפורד הוכיחו ... ... אנציקלופדיה גיאולוגית

קצת רכוש. גופים פולטים סוג מיוחד של קרניים בלתי נראות, הנבדלות בתכונות מיוחדות. מילון מילים זרות הכלולות בשפה הרוסית. Chudinov A.N., 1910. רדיואקטיביות (רדיו ... + lat. activus active) רדיואקטיבית ... ... מילון מילים זרות של השפה הרוסית

קיימים, מספר מילים נרדפות: 1 רדיואקטיביות גמא (1) מילון מילים נרדפות של ASIS. V.N. טרישין. 2013... מילון מילים נרדפות

טרנספורמציה ספונטנית של איזוטופים לא יציבים של יסוד כימי אחד לאיזוטופים, לרוב של יסוד אחר, המלווה בפליטת חלקיקים או גרעינים אלמנטריים (קרינת אלפא ובטא), וכן קרינת גמא. זה קורה טבעי ו ... ... מילון ימי

רדיואקטיבי

כולם יודעים שאטומי החומר מורכבים מגרעין ואלקטרונים שמסתובבים סביבו. הליבה היא מבנה יציב מאוד שקשה להרוס. עם זאת, גרעיני האטומים של חומרים מסוימים אינם יציבים ויכולים להקרין אנרגיות וחלקיקים שונים לחלל. קרינה זו נקראת רַדִיוֹאַקטִיבִי.הוא כולל מספר מרכיבים, אשר נקראים על פי שלוש האותיות הראשונות של האלפבית היווני: קרינת α, β ו-γ- (קרינת אלפא, בטא וגמא).

תופעת הרדיואקטיביות התגלתה באופן אמפירי על ידי המדען הצרפתי אנרי בקרל בשנת 1896 עבור מלחי אורניום. בקרל שם לב שמלחי אורניום מאירים נייר צילום עטוף בשכבות רבות בקרינה חודרת בלתי נראית.
סוגי פליטות רדיואקטיביות ושיטות לרישום שלהן.
הפיזיקאי האנגלי ארנסט רתרפורד חקר קְרִינָהבשדות חשמליים ומגנטיים. הוא גילה שני מרכיבים של קרינה זו, אשר נקראו קרינת α-, β. האיור מציג קרינה רדיואקטיבית בשדה חשמלי.

• א — קרינה היא זרם של חלקיקים כבדים בעלי מטען חיובי (גרעיני הליום) הנעים במהירות של כ-10 7 מטר לשנייה. בגלל המטען החיובי א - חלקיקים מוסטים על ידי שדות חשמליים ומגנטיים.
• β — קְרִינָההוא זרם של אלקטרונים מהירים. אלקטרונים - ה הם הרבה יותר קטנים מחלקיקי אלפא ויכולים לחדור כמה סנטימטרים לעומק הגוף. יש להם מהירויות מ-10 8 מ/ש ל-0.999 שניות. עקב נוכחות של מטען שלילי, אלקטרונים מוסטים על ידי שדות חשמליים ומגנטיים בכיוון ההפוך לעומת β - חלקיקים.
• γ – קרינה -אלו פוטונים, כלומר. קרינה אלקטרומגנטית הנושאת אנרגיה. הוא אינו מוסט על ידי שדות חשמליים ומגנטיים. הפרמטרים של הגרעין אינם משתנים במהלך הקרינה, הגרעין עובר רק למצב עם אנרגיה נמוכה יותר. הגרעין שנרקב הוא גם רדיואקטיבי, כלומר מתרחשת שרשרת של טרנספורמציות רדיואקטיביות עוקבות. תהליך ההתפרקות של כל היסודות הרדיואקטיביים עובר להוביל. עופרת היא התוצר הסופי של ריקבון.

נמצא שכוח החדירה היה הקטן ביותר ב-α- -קרניים(גיליון נייר או כמה סנטימטרים של שכבת אוויר),
א β -קרנייםלעבור דרך צלחת אלומיניום בעובי של כמה מילימטרים. עוצמת חדירה גבוהה מאוד γ - קרניים(למשל אלומיניום - עובי הצלחת הוא עשרות סנטימטרים).

לכן, רדיואקטיבימציין את המבנה המורכב של אטומים.
מכשירים מיוחדים המשמשים לגילוי קרינה גרעינית נקראים גלאי קרינה גרעינית. הנפוצים ביותר הם גלאים המזהים קרינה גרעינית על ידי יינון ועירור אטומי החומר. זה - מונה גייגר פריקת גז, תא ענן, תא בועות. יש גם שיטת אמולסיה צילום , מבוסס על יכולתו של חלקיק חולף ליצור תמונה סמויה באמולסיה צילומית. עקבות של חלקיק שעף דרכו נראה בתצלום לאחר הפיתוח.
השפעת קרינה מייננת על אורגניזמים חיים
לקרינה רדיואקטיבית יש השפעה ביולוגית חזקה על רקמות של אורגניזם חי. הוא מיינן את האטומים והמולקולות של המדיום. תחת ההשפעה קרינה מייננתמולקולות מורכבות ואלמנטים של מבנים תאיים נהרסים. בגוף האדם, תהליך ההמטופואזה מופרע. אדם חולה בלוקמיה, או במה שנקרא מחלת קרינה. מינונים גדולים של קרינה מובילים למוות.

זכוכית חוסמת רק קרינת אלפא ובטא.

4. . 5. .

רדיואקטיבי- זוהי פליטה של ​​חלקיקים שונים על ידי גרעינים של אלמנטים מסוימים, המלווה במעבר של הגרעין למצב אחר ושינוי בפרמטרים שלו. תופעת הרדיואקטיביות התגלתה באופן אמפירי על ידי המדען הצרפתי אנרי בקרל בשנת 1896 עבור מלחי אורניום. בקרל שם לב שמלחי אורניום מאירים נייר צילום עטוף בשכבות רבות בקרינה חודרת בלתי נראית.

הפיזיקאי האנגלי E. Rutherford חקר קרינה רדיואקטיבית בשדות חשמליים ומגנטיים וגילה שלושה מרכיבים של קרינה זו, שנקראו -, -, -קרינה (איור 36). -ריקבוןהוא קרינה של חלקיקים (גרעיני הליום) של אנרגיות גבוהות. במקרה זה, מסת הגרעין יורדת ב-4 יחידות, והמטען - ב-2 יחידות.

-ריקבון- קרינה של אלקטרונים, והמטען של הגרעין גדל באחד, מספר המסה אינו משתנה.

-קְרִינָהמייצג את פליטת כמות האור בתדר גבוה על ידי גרעין נרגש. הפרמטרים של הגרעין בזמן -קרינה אינם משתנים, הגרעין עובר רק למצב עם אנרגיה נמוכה יותר. הגרעין שנרקב הוא גם רדיואקטיבי, כלומר מתרחשת שרשרת של טרנספורמציות רדיואקטיביות עוקבות. תהליך ההתפרקות של כל היסודות הרדיואקטיביים עובר להוביל. עופרת היא התוצר הסופי של ריקבון.

מכונים המשמשים לגילוי קרינה גרעינית נקראים גלאי קרינה גרעינית. הגלאים הנפוצים ביותר שמזהים קרינה גרעינית על ידי יינון ועירור האטומים של החומר: פריקת גז מונה גייגר, תא ענן, תא בועות. לדוגמה, פעולתו של מונה גייגר מבוססת על יינון השפעה. יש גם שיטה תחליב צילום, מבוסס על יכולתו של חלקיק חולף ליצור תמונה סמויה באמולסיה צילומית. עקבות החלקיק המעופף נראות בתצלום לאחר הפיתוח.

לקרינה רדיואקטיבית השפעה ביולוגית חזקה על רקמות של אורגניזם חי, המורכבת ביינון של אטומים ומולקולות של המדיום. לאטומים וליונים נרגשים יש פעילות כימית חזקה, ולכן מופיעות תרכובות כימיות חדשות בתאי הגוף, הזרות לגוף בריא. תחת פעולת הקרינה המייננת, מולקולות מורכבות ואלמנטים של מבנים תאיים נהרסים. בגוף האדם, תהליך ההמטופואזה מופרע, מה שמוביל לחוסר איזון של תאי דם לבנים ואדומים. אדם חולה בלוקמיה, או במה שנקרא מחלת קרינה. מינונים גדולים של קרינה מובילים למוות.

מנת קרינה ספיגה Dהוא היחס בין האנרגיה הנספגת למסה של החומר המוקרן:. יחידת מינון הקרינה הנספגת היא אפורה (Gy). מינון הקרינה המותר הוא טעויות נפוצות

1. כשמדברים על תופעת הרדיואקטיביות, חלק מהפונים טוענים בטעות שהקרניים, שהן זרם של אלקטרונים, נפלטות לא על ידי גרעיני האטומים, אלא על ידי קליפות אלקטרונים, שכן אין אלקטרונים בתוך הגרעינים.

נזכיר כי כל סוגי הקרינה הרדיואקטיבית נפלטים גרעיניםאטומים. הגרעינים של כל האטומים מורכבים מפרוטונים ונויטרונים. היכן מופיע אלקטרון ב - ריקבון אם הוא לא נמצא בגרעין? רצוי שבגרעין, בתנאים מסוימים, הפיכת נויטרון לפרוטון תתרחש עם היווצרות בו-זמנית של אלקטרון, אשר בו זמנית עף החוצה מהגרעין (עוזב את הגרעין ועוד חלקיק אחד - אנטי-נייטרינו ).

לפי רדיואקטיביות בפיזיקה הם מבינים את חוסר היציבות של גרעינים של מספר אטומים, המתבטאת ביכולת הטבעית שלהם להתפרק באופן ספונטני. תהליך זה מלווה בפליטת קרינה מייננת, הנקראת קרינה. האנרגיה של חלקיקי קרינה מייננת יכולה להיות גבוהה מאוד. קרינה לא יכולה להיגרם מתגובות כימיות.

חומרים רדיואקטיביים ומתקנים טכניים (מאיצים, כורים, ציוד מניפולציה בקרני רנטגן) הם מקורות לקרינה. הקרינה עצמה קיימת רק עד לרגע הקליטה בחומר.

רדיואקטיביות נמדדת בבקרל (Bq). לעתים קרובות משתמשים ביחידה נוספת - curie (Ci). פעילותו של מקור קרינה מאופיינת במספר ההתפרקות בשנייה.

המדד להשפעה המייננת של קרינה על חומר הוא מינון החשיפה, לרוב הוא נמדד ברוטגנים (R). רונטגן אחד הוא כמות גדולה מאוד. לכן, בפועל, משתמשים לרוב במיליוניות או אלפיות של צילום רנטגן. קרינה במינונים קריטיים עלולה בהחלט לגרום למחלת קרינה.

קשור קשר הדוק למושג רדיואקטיביות הוא מושג מחצית החיים. זה הזמן שלוקח למספר הגרעינים הרדיואקטיביים להצטמצם בחצי. לכל רדיונוקליד (סוג של אטום רדיואקטיבי) יש זמן מחצית חיים משלו. זה יכול להיות שווה לשניות או מיליארדי שנים. לצורכי מחקר מדעי חשוב העיקרון שזמן מחצית החיים של אותו חומר רדיואקטיבי קבוע. זה לא יהיה אפשרי לשנות את זה.

מידע כללי על קרינה. סוגי רדיואקטיביות

במהלך סינתזה של חומר או ריקבון שלו, נפלטים היסודות המרכיבים את האטום: נויטרונים, פרוטונים, אלקטרונים, פוטונים. אומרים שמתרחשת קרינה של יסודות כאלה. קרינה כזו נקראת מייננת (רדיואקטיבית). שם נוסף לתופעה זו הוא קרינה.

קרינה מובנת כתהליך שבו חלקיקים טעונים אלמנטריים נפלטים על ידי חומר. סוג הקרינה נקבע לפי היסודות הנפלטים.

יינון הוא תהליך היווצרות של יונים או אלקטרונים טעונים ממולקולות או אטומים ניטרליים.

קרינה רדיואקטיבית מחולקת למספר סוגים, הנגרמים על ידי מיקרו-חלקיקים בעלי אופי שונה. לחלקיקי חומר המעורבים בקרינה השפעות אנרגיה שונות, כוח חודר שונה. גם ההשפעה הביולוגית של הקרינה תהיה שונה.

כשמדברים על סוגי הרדיואקטיביות, הם מבינים את סוגי הקרינה. במדע, הם כוללים את הקבוצות הבאות:

• קרינת אלפא;
• קרינת בטא;
• קרינת נויטרונים;
• קרינת גמא;
• קרינת רנטגן.

קרינת אלפא

סוג זה של קרינה מתרחש במקרה של דעיכה של איזוטופים של יסודות שאינם יציבים. זהו השם שניתן לקרינה של חלקיקי אלפא כבדים ובעלי מטען חיובי. הם הגרעינים של אטומי הליום. ניתן להשיג חלקיקי אלפא מהתפרקות של גרעיני אטום מורכבים:

• תוריום;
• אוּרָנִיוּם;
• רַדִיוּם.

לחלקיקי אלפא יש מסה גדולה. מהירות הקרינה מסוג זה נמוכה יחסית: היא נמוכה פי 15 ממהירות האור. במגע עם חומר, חלקיקי אלפא כבדים מתנגשים במולקולות שלו. יש אינטראקציה. עם זאת, חלקיקים מאבדים אנרגיה, ולכן כוח החדירה שלהם קטן מאוד. פיסת נייר פשוטה יכולה לחסום חלקיקי אלפא.

ובכל זאת, כאשר הם מקיימים אינטראקציה עם החומר, חלקיקי אלפא גורמים ליינון שלו. אם אנחנו מדברים על תאים של אורגניזם חי, אז קרינת אלפא יכולה להזיק להם, להרוס רקמות.

לקרינת אלפא יש את הכוח החודר הקטן ביותר מבין סוגי הקרינה המייננת האחרים. עם זאת, ההשלכות של ההשפעה של חלקיקים כאלה על רקמות חיות נחשבות לחמורות ביותר.

אורגניזם חי יכול לקבל מנה של קרינה מסוג זה אם יסודות רדיואקטיביים חודרים לגוף עם מזון, אוויר, מים, דרך פצעים או חתכים. כאשר יסודות רדיואקטיביים חודרים לגוף, הם נישאים במחזור הדם לכל חלקיו, מצטברים ברקמות.

סוגים מסוימים של איזוטופים רדיואקטיביים יכולים להתקיים לאורך זמן. לכן, כאשר הם נכנסים לגוף, הם עלולים לגרום לשינויים חמורים מאוד במבנים התאיים – עד לניוון מוחלט של הרקמות.

איזוטופים רדיואקטיביים אינם יכולים לעזוב את הגוף בכוחות עצמם. הגוף אינו מסוגל לנטרל, להטמיע, לעבד או לנצל איזוטופים כאלה.

קרינת נויטרונים

זהו שמה של קרינה מעשה ידי אדם המתרחשת במהלך פיצוצים אטומיים או בכורים גרעיניים. לקרינת נויטרונים אין מטען: בהתנגשות בחומר היא מקיימת אינטראקציה חלשה מאוד עם חלקים מהאטום. עוצמת החדירה של קרינה מסוג זה גבוהה. חומרים המכילים הרבה מימן יכולים לעצור את זה. זה עשוי להיות, במיוחד, מיכל מים. קרינת ניוטרונים גם כמעט ולא חודרת דרך פוליאתילן.

כאשר עוברים דרך רקמות ביולוגיות, קרינת נויטרונים עלולה לגרום לנזק חמור מאוד למבנים תאיים. יש לו מסה משמעותית, מהירותו גבוהה בהרבה מזו של קרינת אלפא.

קרינת בטא

זה מתרחש ברגע של הפיכת אלמנט אחד למשנהו. התהליכים במקרה זה מתרחשים ממש בגרעין האטום, מה שמוביל לשינויים בתכונות הנייטרונים והפרוטונים. עם סוג זה של קרינה, נויטרון הופך לפרוטון או פרוטון לנייטרון. התהליך מלווה בפליטת פוזיטרון או אלקטרון. מהירות קרינת הבטא קרובה למהירות האור. היסודות הנפלטים מהחומר נקראים חלקיקי בטא.

בשל המהירות הגבוהה והגודל הקטן של החלקיקים הנפלטים, לקרינת בטא יש כוח חודר גבוה. עם זאת, יכולתו ליינן חומר קטנה פי כמה מזו של קרינת אלפא.

קרינת בטא יכולה לחדור בקלות לבגדים ובמידה מסוימת לרקמה חיה. אבל אם החלקיקים נתקלים בדרכם במבנים צפופים של חומר (למשל, מתכת), הם מתחילים ליצור איתו אינטראקציה. במקרה זה, חלקיקי בטא מאבדים חלק מהאנרגיה שלהם. יריעת מתכת בעובי של כמה מילימטרים מסוגלת לעצור לחלוטין קרינה כזו.

קרינת אלפא מסוכנת רק במגע ישיר עם איזוטופ רדיואקטיבי. אבל קרינת בטא יכולה להזיק לגוף במרחק של כמה עשרות מטרים ממקור הקרינה. כאשר איזוטופ רדיואקטיבי נמצא בתוך הגוף, הוא נוטה להצטבר באיברים וברקמות, לפגוע בהם ולגרום לשינויים משמעותיים.

לאיזוטופים רדיואקטיביים בודדים של קרינת בטא יש תקופת דעיכה ארוכה: פעם אחת בגוף, הם עשויים בהחלט להקרין אותו במשך מספר שנים. זה יכול להוביל לסרטן.

קרינת גמא

מה שנקרא קרינת אנרגיה מהסוג האלקטרומגנטי, כאשר החומר פולט פוטונים. קרינה זו מלווה את ריקבון אטומי החומר. קרינת גמא מתבטאת בצורת אנרגיה אלקטרומגנטית (פוטונים), המשתחררת בזמן שינוי במצב גרעין האטום. לקרינת גמא מהירות השווה למהירות האור.

כאשר מתרחשת דעיכה רדיואקטיבית של אטום, נוצר חומר אחר מחומר אחד. האטומים של החומרים המתקבלים אינם יציבים מבחינה אנרגטית, הם נמצאים במצב הנקרא נרגש. כאשר נויטרונים ופרוטונים פועלים זה על זה, פרוטונים וניטרונים מגיעים למצב שבו כוחות האינטראקציה מתאזנים. אטום פולט עודף אנרגיה בצורה של קרינת גמא.

עוצמת החדירה שלו גדולה: קרינת גמא חודרת בקלות לבגדים ולרקמות חיות. אבל הרבה יותר קשה לו לעבור דרך המתכת. שכבה עבה של בטון או פלדה יכולה לעצור סוג זה של קרינה.

הסכנה העיקרית של קרינת גמא היא שהיא יכולה לעבור מרחקים ארוכים מאוד, תוך הפעלת השפעה חזקה על הגוף במרחק של מאות מטרים ממקור הקרינה.

קרינת רנטגן

היא מובנת כקרינה אלקטרומגנטית, בעלת צורה של פוטונים. קרינת רנטגן מתרחשת כאשר אלקטרון עובר ממסלול אטומי אחד למשנהו. על פי מאפייניה, קרינה כזו דומה לקרינת גמא. אבל כוח החדירה שלו לא כל כך גדול, כי אורך הגל במקרה זה ארוך יותר.

מקור אחד לקרני רנטגן הוא השמש; עם זאת, האטמוספירה של כוכב הלכת מספקת הגנה מספקת מפני השפעה זו.