Виды радиоактивных частиц. Радиоактивность

К основным типам радиоактивности относятся альфа-,бета- и гамма-распады..

Альфа-распад. В этом случае происходит самопроизвольное испускание ядром α-частицы (ядра нуклида 4 Не), и это проис­ходит по схеме

где X - символ материнского ядра, Y - дочернего.

Установлено, что α-частицы испускают только тяжелые ядра. Кинетическая энергия, с которой α-частицы вылетают из рас­падающегося ядра, порядка нескольких МэВ. В воздухе при нормальном давлении пробег α-частиц составляет несколько сантиметров (их энергия расходуется на образование ионов на своем пути).

Альфа-частица возникает только в момент радиоактивного распада ядра. Покидая ядро, ей прихо­дится преодолевать потенциальный барь-­
ер, высота которого превосходит ее энер­гию (см.рис.).

Внутренняя сторона барь­ера обусловлена ядерными силами, внешняя же - силами кулоновского от­талкивания α-частицы и дочернегоядра.
Преодоление α-частицей потенциаль­
ного барьера в данных условиях происходит благодаря туннельному эффекту

Квантовая теория, учитывая вол­новые свойства α-частицы, «позволяет» ей с определенной веро­ятностью проникать сквозь такой барьер. Соответствующий расчет хорошо подтверждается результатами измерений.

Бета-распад. Так называют самопроизвольный процесс, в котором исходное ядро превращается в другое ядро с тем же массовым числом А , но с зарядовым числом Z , отличающимся от исходного на ±1. Это связано с тем, что β -распад сопровождается испусканием электрона (позитрона) или его захватом из оболочки атома. Различают три разновидности β -распада:

1)электронный - распад, в котором ядро испускает электрон и его зарядовое число Z становится Z + 1;

2)позитронный - распад, в котором ядро испускает позитрон и его зарядовое число Z становится Z - 1;

3)К -захват , в котором ядро захватывает один из электронов электронной оболочки атома (обычно из К -оболочки) и его зарядовое число Z становится равным Z -1. На освободив­шееся место в К -оболоч-ке переходит электрон с другой обо­лочки, и поэтому К -захват всегда сопровождается характе­-
ристическим рентгеновским излучением.

«Проблему -распада» ре­шил Паули (1930), предположивший, что вместе с электроном испускается электрически нейтральная частица, неуловимая вследствие очень большой проникающей способности. Ее назва­ли нейтрино .

Важное обстоятельство в пользу гипотезы о существовании нейтрино - это необходимость сохранения момента импульса в реакции распада. Дело в том, что отличи­тельной чертой (-распада является превращение в ядре ней­трона в протон, и наоборот. Поэтому можно сказать, что -распад есть не внутриядерный процесс, а внутринуклонный про­цесс. В связи с этим указанные выше три разновидности -распада обусловлены следующими превращениями нукло­нов в ядре:

Сейчас установлено, что спин ней­трино равен 1/2.

Наблюдать нейтрино непосредственно очень сложно. Это обу­словлено тем, что их электрический заряд равен нулю, масса (если она есть) чрезвычайно мала, фантастически мало и эф­фективное сечение взаимодействия их с ядрами. Согласно тео­ретическим оценкам средняя длина свободного пробега нейтри­но с энергией 1 МэВ в воде порядка 10 16 км (или 100 световых лет!). Это значительно превышает размеры звезд. Такие ней­трино свободно пронизывают Солнце, а тем более Землю.

Чтобы зарегистрировать процесс захвата нейтрино, необхо­димо иметь огромные плотности потока их. Это стало возмож­ным только после создания ядерных реакторов, которые и были использованы как мощные источники нейтрино.

Непосредственное экспериментальное доказательство суще­ствования нейтрино было получено в 1956 г.

Гамма-распад . Этот вид распада заключается в испускании возбужденным ядром при переходе его в нормальное состояние γ-квантов, энергия которых варьируется в пределах от 10 кэВ до 5 МэВ. Существенно, что спектр испускаемых γ-квантов диск­ретный, так как дискретны энергетические уровни самих ядер.

В отличие от β -распада, γ -распад - процесс внутриядерный, а не внутринуклонный.

Возбужденные ядра образуются при β -распаде в случае, если распад материн­ского ядра X в основное состояние дочерне­го ядра Y запрещен. Тогда дочернее ядро Y оказывается в одном из возбужденных состояний, переход из которого в основное состояние и сопровождается испусканием у-квантов (см.рис.).

Возбужденное ядро может перейти в основное состояние и другим путем, путем непосредственной передачи энергии воз­буждения одному из атомных электронов, например, в К -оболочке. Этот процесс, конкурирующий с β -распадом, называют внутренней конверсией электронов.Внутренняя конверсия сопровождается рентгеновским излучением.

Ядерные реакции

Ядерная реакция - это процесс сильного взаимодействия атомного ядра с элементарной частицей или с другим ядром, - процесс, сопровождающийся преобразованием ядер. Это взаи­модействие возникает благодаря действию ядерных сил при сближении частиц до расстояний порядка 10 -13 см.

Отметим, что именно ядерные реакции дают наиболее широ­кую информацию о свойствах ядер. Поэтому изучение ядерных реакций является самой главной задачей ядерной физики.

Наиболее распространенным типом ядерной реакции явля­ется взаимодействие частицы а с ядром X, в результате чего об­разуется частица b и ядроY. Это записывают символически так:

Роль частиц а и b чаще всего выполняют нейтрон п , протон р , дейтрон d , α -частица и γ -квант..

Частицы, рождающиеся в результате ядерной реакции, могут быть не только b и Y , но вместе с ними и другие b", Y" . В этом случае говорят, что ядерная реакция имеет несколько ка­налов, причем различным каналам соответствуют различные вероятности.

Типы ядерных реакций. Установлено, что реакции, вызыва­емые не очень быстрыми частицами, протекают в два этапа. Первый этап - это захват налетающей частицы а ядром X с об­разованием составного (или промежуточного) ядра. При этом энергия частицы а быстро перераспределяется между всеми нуклонами ядра, и составное ядро оказывается в возбужденном состоянии. В этом состоянии ядро пребывает до тех пор, пока в результате внутренних флуктуации на одной из частиц (кото­рая может состоять и из нескольких нуклонов) не сконцентри­руется энергия, достаточная для вылета ее из ядра.

Такой механизм протекания ядерной реакции был предло­жен Н. Бором (1936) и впоследствии подтвержден эксперимен­тально. Эти реакции иногда записывают с указанием составно­го ядра С , как например

где звездочка у С указывает на то, что ядро С* возникает в воз­бужденном состоянии.

Составное ядро С* существует достаточно долго - по сравне­нию с «ядерным временем», т. е. временем пролета нуклона с энергией порядка 1 МэВ (v 10 9 см/с) расстояния, равного диа­метру ядра. Ядерное время я 10 -21 с. Время же жизни состав­ного ядра в возбужденном состоянии ~ 10 -14 с. Т. е. в ядерном масштабе составное ядро живет действительно очень долго. За это время все следы истории его образования исчезают. Поэто­му распад составного ядра - вторая стадия реакции - проте­кает независимо от способа образования составного ядра.

Реакции, вызываемые быстрыми частицами с энергией, пре­вышающей десятки МэВ, протекают без образования составно­го ядра. И ядерная реакция, как правило, является прямой. В этом случае налетающая частица непосредственно передает свою энергию какой-то частице внутри ядра, например, одному нук­лону, дейтрону, α -частице и т. д., в результате чего эта частица вылетает из ядра.

Типичная реакция прямого взаимодействия - это реакция срыва, когда налетающей частицей является, например, дей­трон. При попадании одного из нуклонов дейтрона в область действия ядерных сил он будет захвачен ядром, в то время как другой нуклон дейтрона окажется вне зоны действия ядерных сил и пролетит мимо ядра. Символически реакцию срыва запи­сывают как (d, n ) или (d, p ).

При бомбардировке ядер сильно взаимодействующими час­тицами с очень высокой энергией (от нескольких сотен МэВ ивыше) ядра могут «взрываться», распадаясь на множество мел­ких осколков. При регистрации такие взрывы оставляют след в виде многолучевых звезд.

Энергия реакции . Принято говорить, что ядерные реакции могут происходить как с выделением, так и с поглощением энергии.

Реакции с выделением энергии называют экзоэнергетическими, реакции с поглощением энергии - эндоэнергетическими.

У электрона есть античастица - позитрон, который был обнаружен в составе космического излучения. Существо­вание позитронов также было доказано наблюдением их треков в камере Вильсона, помещенной в магнитном поле. Позитрон - частица с массой, равной массе электрона, и спином 1/2 (в единицах ), несущая положительный заряд +е.

Согласно Бору, ядерные реакции протекают в две стадии по схеме:

Первая стадия - захват ядром частицы а и образование промежуточного ядра С , называемого составным, или компаунд-ядром. Вторая стадия - распад составного ядра на ядро Y и частицу b .

Фредерик и Ирен Жолио-Кюри бомбардировали α -частицами В, А1 и Mg, что привело к искусственно радиоактивным ядрам, претерпеваю-щим -распад (позитронный распад или + р- распад):

В ядерных реакциях выполняется правило смещения

Процесс р + - распада протекает так, как если бы один из протонов ядра превратился в нейт­рон, испустив при этом позитрон и нейтрино:

Позитроны могут рождаться при взаимодействии γ -квантов большой энергии (E γ > 1,02 МэВ = 2m e с 2 ) с веществом. Этот процесс протекает по схеме

Электронно-позитронные пары были обнаружены в камере Вильсона, поме­щенной в магнитное поле, в которой и отклонялись в противопо­ложные стороны. Процесс превращения электронно-позитронной пары (при столкновении позитрона с электроном) в два γ - кванта, называется аннигиляция. При аннигиляции энергия пары переходит в энергию фотонов

Появление в этом процессе двух γ -квантов следует из законов сохранения импульса и энергии.

Захват ядром электрона с одной из внутренних оболочек атома (К, L и т. д.) с испусканием нейтрино (электронный захват или е-захват) происходит по следующей схеме:

(появление нейтрино вытекает из закона сохранения спина). В общем виде схема е -захвата:

В зависимости от скорости (энергии) нейтроны делят на медленные и быстрые.

Медленные нейтроны: ультрахолодные (≤ 10 -7 эВ),

очень холодные(10 -7 ÷10 -4 эВ),холодные(10 -4 ÷10 -3 эВ),

тепловые (10 -3 ÷0,5 эВ), резонансные (0,5÷10 4 эВ) Электронный захват обнаруживается по сопровождающему его харак­теристическому рентгеновскому излучению, возникающему при заполнении образовавшихся вакансий в электронной оболочке атома. Вся энергия распада уносится нейтрино.

Замедлить нейтроны можно пропуская их через вещество, содержащее водород (например, воду). Они испытывают при этом рассеяние и замедляются.

• лучи первого типа отклоняются так же, как поток положительно заряженных частиц; их назвали α-лучами ;
• лучи второго типа отклоняются в магнитном поле так же, как поток отрицательно заряженных частиц (в противоположную сторону), их назвали β-лучами ;
• лучи третьего типа, которые не отклоняются магнитным полем, назвали γ-излучением .

Альфа-распад

α-распадом называют самопроизвольный распад атомного ядра на дочернее ядро и α-частицу (ядро атома 4 He).

α-распад, как правило, происходит в тяжёлых ядрах с массовым числом А ≥140 (хотя есть несколько исключений). Внутри тяжёлых ядер за счёт свойства насыщения ядерных сил образуются обособленные α-частицы , состоящие из двух протонов и двух нейтронов. Образовавшаяся α-частица подвержена большему действию кулоновских сил отталкивания от протонов ядра, чем отдельные протоны. Одновременно α-частица испытывает меньшее ядерное притяжение к нуклонам ядра, чем остальные нуклоны. Образовавшаяся альфа-частица на границе ядра отражается от потенциального барьера внутрь, однако с некоторой вероятностью она может преодолеть его (см. Туннельный эффект) и вылететь наружу. С уменьшением энергии альфа-частицы проницаемость потенциального барьера экспоненциально уменьшается, поэтому время жизни ядер с меньшей доступной энергией альфа-распада при прочих равных условиях больше.

Правило смещения Содди для α-распада:

. .

В результате α-распада элемент смещается на 2 клетки к началу таблицы Менделеева , массовое число дочернего ядра уменьшается на 4.

Бета-распад

Беккерель доказал, что β-лучи являются потоком электронов . β-распад - это проявление слабого взаимодействия .

β-распад (точнее, бета-минус-распад, β − -распад) - это радиоактивный распад, сопровождающийся испусканием из ядра электрона и антинейтрино .

β-распад является внутринуклонным процессом. Он происходит вследствие превращения одного из d -кварков в одном из нейтронов ядра в u -кварк ; при этом происходит превращение нейтрона в протон с испусканием электрона и антинейтрино:

Правило смещения Содди для β − -распада:

После β − -распада элемент смещается на 1 клетку к концу таблицы Менделеева (заряд ядра увеличивается на единицу), тогда как массовое число ядра при этом не меняется.

Существуют также другие типы бета-распада. В позитронном распаде (бета-плюс-распаде) ядро испускает позитрон и нейтрино . При этом заряд ядра уменьшается на единицу (ядро смещается на одну клетку к началу таблицы Менделеева). Позитронный распад всегда сопровождается конкурирующим процессом - электронным захватом (когда ядро захватывает электрон из атомной оболочки и испускает нейтрино, при этом заряд ядра также уменьшается на единицу). Однако обратное неверно: многие нуклиды, для которых позитронный распад запрещён, испытывают электронный захват. Наиболее редким из известных типов радиоактивного распада является двойной бета-распад , он обнаружен на сегодня лишь для десяти нуклидов, и периоды полураспадов превышают 10 19 лет. Все типы бета-распада сохраняют массовое число ядра.

Гамма-распад (изомерный переход)

Почти все ядра имеют, кроме основного квантового состояния, дискретный набор возбуждённых состояний с большей энергией (исключением являются ядра ¹H , ²H , ³H и ³He). Возбуждённые состояния могут заселяться при ядерных реакциях либо радиоактивном распаде других ядер. Большинство возбуждённых состояний имеют очень малые времена жизни (менее наносекунды). Однако существуют и достаточно долгоживущие состояния (чьи времена жизни измеряются микросекундами, сутками или годами), которые называются изомерными, хотя граница между ними и короткоживущими состояниями весьма условна. Изомерные состояния ядер, как правило, распадаются в основное состояние (иногда через несколько промежуточных состояний). При этом излучаются один или несколько гамма-квантов; возбуждение ядра может сниматься также посредством вылета конверсионных электронов из атомной оболочки. Изомерные состояния могут распадаться также и посредством обычных бета- и альфа-распадов.

Специальные виды радиоактивности

• Протонная радиоактивность
• Двухпротонная радиоактивность
• Нейтронная радиоактивность

Литература

• Сивухин Д. В. Общий курс физики. - 3-e издание, стереотипное. - М .: Физматлит, 2002. - Т. V. Атомная и ядерная физика. - 784 с. - ISBN 5-9221-0230-3

См. также

• Единицы измерения радиоактивности

Wikimedia Foundation . 2010 .

Синонимы :

Смотреть что такое "Радиоактивность" в других словарях:

Радиоактивность … Орфографический словарь-справочник

- (от лат. radio излучаю, radius луч и activus действенный), способность нек рых ат. ядер самопроизвольно (спонтанно) превращаться в др. ядра с испусканием ч ц. К радиоактивным превращениям относятся: альфа распад, все виды бета распада (с… … Физическая энциклопедия

РАДИОАКТИВНОСТЬ - РАДИОАКТИВНОСТЬ, свойство нек рых хим. элементов самопроизвольно превращаться в другие элементы. Это превращение или радиоактивный распад сопровождается выделением энергии в виде различных корпускулярных и лучистых радиации. Явление Р. было… … Большая медицинская энциклопедия

Радиоактивность - (от радио... и латинского activus деятельный), свойство атомных ядер самопроизвольно (спонтанно) изменять свой состав (заряд ядра Z, число нуклонов A) путем испускания элементарных частиц, g квантов или ядерных фрагментов. Некоторые из… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

- (от лат. radio испускаю лучи и activus действенный) самопроизвольное превращение неустойчивых атомных ядер в ядра др. элементов, сопровождающееся испусканием частиц или? кванта. Известны 4 типа радиоактивности: альфа распад, бета распад,… … Большой Энциклопедический словарь

Способность некоторых атомных ядер самопроизвольно распадаться с испусканием элементарных частиц и образованием ядра другого элемента. Р. урана была впервые открыта Беккерелем в 1896 г. Несколько позднее М. и П. Кюри и Резерфордом было доказано… … Геологическая энциклопедия

Свойство некотор. тел испускать особого рода невидимые лучи, отличающиеся особыми свойствами. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. радиоактивность (радио... + лат. acti vus деятельный) радиоактивный… … Словарь иностранных слов русского языка

Сущ., кол во синонимов: 1 гамма радиоактивность (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

Самопроизвольное превращение неустойчивых изотопов одного химического элемента в изотопы обычно другого элемента, сопровождающееся испусканием элементарных частиц или ядер (альфа и бетα излучение), а также гаммα излучением. Бывает естественной и… … Морской словарь

Радиоактивность

Все знают, что атомы вещества состоят из ядра и вращающихся вокруг него электронов. Ядро – это очень устойчивое образование, которое сложно разрушить. Однако, ядра атомов некоторых веществ обладают нестабильностью и могут излучать в пространство различную энергию и частицы. Это излучение называют радиоактивным. Оно включает в себя несколько составляющих, которые назвали соответственно первым трем буквам греческого алфавита: α-, β- и γ- излучение (альфа-, бета- и гамма-излучение).

Явление радиоактивности было открыто опытным путем французским ученым Анри Беккерелем в 1896 г. для солей урана. Беккерель заметил, что соли урана засвечивают завернутую во много слоев фотобумагу невидимым проникающим излучением.
Виды радиоактивных излучений и методы их регистрации.
Английский физик Эрнест Резерфорд исследовал радиоактивное излучение в электрических и магнитных полях. Он открыл две составляющие этого излучения, которые были названы α-, β-излучением. На рисунке изображено радиоактивное излучение в электрическом поле.

• a — излучение - это поток тяжелых положительно заряженных частиц (ядер гелия), движущихся со скоростью около 10 7 м/с. Вследствие положительного заряда a – частицы отклоняются электрическим и магнитным полями.
• β — излучение - это поток быстрых электронов. Электроны -e значительно меньше альфа-частиц и могут проникать вглубь тела на несколько сантиметров. Обладают скоростью от 10 8 м/с до0,999с. Из-за наличия отрицательного заряда электроны отклоняются электрическим и магнитным полями в противоположную сторону по сравнению с β – частицами.
• γ – излучение — это фотоны, т.е. электромагнитное излучение, несущее энергию. Оно не отклоняется электрическим и магнитным полями. Параметры ядра при излучении не меняются, ядро лишь переходит в состояние с меньшей энергией. Распавшееся ядро тоже радиоактивно, т. е. происходит цепочка последовательных радиоактивных превращений. Процесс распада всех радиоактивных элементов идет до свинца. Свинец - конечный продукт распада.

Было установлено, что проникающая способность оказалась самая малая у α- -лучей (лист бумаги или несколько сантиметров слоя воздуха),
а β -лучи проходят сквозь алюминиевую пластину толщиной в несколько миллиметров. Очень велика проникающая способность у γ — лучей (например, алюминий - толщина пластины десятки сантиметров).

Итак, радиоактивность свидетельствует о сложном строении атомов.
Специальные приборы, которые применяются для регистрации ядерных излучений, называются детекторами ядерных излучений. Наиболее широкое применение получили детекторы, которые обнаруживают ядерные излучения по производимой ими ионизации и возбуждению атомов вещества. Это — газоразрядный счетчик Гейгера, камера Вильсона, пузырьковая камера . Существует также метод фотоэмульсий , основанный на способности пролетающей частицы создавать в фотоэмульсии скрытое изображение. След пролетевшей частицы сквозь нее виден на фотографии после проявления.
Влияние ионизирующей радиации на живые организмы
Радиоактивное излучение оказывает сильное биологическое действие на ткани живого организма. Оно ионизирует атомы и молекулы среды. Под действием ионизирующей радиации разрушаются сложные молекулы и элементы клеточных структур. В человеческом организме нарушается процесс кроветворения. Человек заболевает белокровием, или так называемой лучевой болезнью. Большие дозы облучения приводят к смерти.

Стекло задерживает только альфа- и бета-излучение

4. . 5. .

Радиоактивность - это испускание ядрами некоторых элементов различных частиц, сопровождающееся переходом ядра в другое состояние и изменени-ем его параметров. Явление радиоактивности было открыто опытным путем французским ученым Анри Беккерелем в 1896 г. для солей урана. Беккерель заметил, что соли урана засвечивают завернутую во много слоев фотобумагу невидимым проникающим излучением.

Английский физик Э. Резерфорд исследовал ра-диоактивное излучение в электрических и магнитных полях и открыл три составляющие этого излучения, которые были названы -, -, -излучением (рис. 36). -Распад представляет собой излучение -частиц (ядер гелия) высоких энергий. При этом масса ядра уменьшается на 4 единицы, а заряд - на 2 единицы.

-Распад - излучение электронов, причем заряд ядра возрастает на единицу, массовое число не изменяется.

-Излучение представляет собой испускание возбужденным ядром квантов света высокой частоты. Параметры ядра при -излучении не меняются, ядро лишь переходит в состояние с меньшей энергией. Распавшееся ядро тоже радиоактивно, т. е. происходит цепочка последовательных радиоактивных превращений. Процесс распада всех радиоактивных элементов идет до свинца. Свинец - конечный продукт распада.

Приборы, применяемые для регистрации ядерных излучений, называются детекторами ядерных излучений . Наиболее широкое применение получили детекторы, обнаруживающие ядерные излучения по производимой ими ионизации и возбуждению атомов пещества: газоразрядный счетчик Гейгера , камера Bильсона , пузырьковая камера . Например, действие счетчика Гейгера основано на ударной ионизации. Существует также метод фотоэмульсий , основанный на способности пролетающей частицы создавать в фотоэмульсии скрытое изображение. След пролетевшей частицы виден на фотографии после проявления.

Радиоактивные излучения оказывают сильное биологическое действие на ткани живого организма, заключающееся в ионизации атомов и молекул среды. Возбужденные атомы и ионы обладают сильной химической активностью, поэтому в клетках организма появляются новые химические соединения, чуждые здоровому организму. Под действием ионизирующей радиации разрушаются сложные молекулы и элементы клеточных структур. В человеческом организме нарушается процесс кроветворения, приводящий к дисбалансу белых и красных кровяных телец. Человек заболевает белокровием, или так называемой лучевой болезнью. Большие дозы облучения приводят к смерти.

Поглощенная доза излучения D - это отношение поглощенной энергии к массе облучаемого вещества: . Единица поглощенной дозы излучения - грей (Гр). Допустимая доза облучения составляет Распространенные ошибки

1. Рассказывая о явлении радиоактивности, некоторые абитуриенты ошибочно утверждают, то -лучи, представляющие собой поток электронов, испускаются не ядрами атомов, а электронными оболочками, така как внутри ядер электронов нет.

Напомним, что все виды радиоактивного излучения испускаются ядрами атомов. Ядра всех атомов состоят из протонов и нейтронов. Откуда же при -распаде появляется электрон, если его в ядре нет? Жело в том, что в ядре при определенных условиях происходит превращение нейтрона в протон с одновременным образованием электрона, который при этом вылетает из ядра (покидает ядро и еше одна частица - антинейтрино).

По радиоактивностью в физике понимают неустойчивость ядер ряда атомов, которая проявляется в их природной способности самопроизвольно распадаться. Этот процесс сопровождается испусканием ионизирующего излучения, которое называют радиацией. Энергия частиц ионизирующего излучения может быть очень велика. Посредством химических реакций радиацию вызвать нельзя.

Радиоактивные вещества и технические установки (ускорители, реакторы, оборудование для рентгеновских манипуляций) являются источниками радиации. Сама радиация существует только до момента поглощения в веществе.

Радиоактивность измеряется в беккерелях (Бк). Нередко используют другую единицу - кюри (Ки). Активность источника радиации характеризуется числом распадов в секунду.

Мерой ионизирующего воздействия излучения на вещество является экспозиционная доза, чаще всего она измеряется в рентгенах (Р). Один рентген - очень большая величина. Поэтому на практике чаще всего используют миллионные или тысячные доли рентгена. Излучение в критических дозах вполне может стать причиной лучевой болезни.

С понятием радиоактивности тесно связано понятие периода полураспада. Так называют время, за которое число радиоактивных ядер уменьшается вдвое. Каждый радионуклид (вид радиоактивного атома) имеет свой период полураспада. Он может быть равен секундам или миллиардам лет. Для целей научных исследований важен тот принцип, что период полураспада одного и того же радиоактивного вещества постоянен. Изменить его не получится.

Общие сведения о радиации. Виды радиоактивности

При синтезе вещества или его распаде идет выброс составляющих атом элементов: нейтронов, протонов, электронов, фотонов. Говорят при этом, что происходит излучение таких элементов. Подобное излучение называют ионизирующим (радиоактивным). Другое название этого явления - радиация.

Под радиацией понимают процесс, при котором веществом излучаются элементарные заряженные частицы. Вид радиации определяется теми элементами, которые излучаются.

Ионизацией именуют процесс образования заряженных ионов или электронов из нейтральных молекул или атомов.

Радиоактивное излучение делят на несколько видов, которые вызываются различными по своей природе микрочастицами. Частицы вещества, участвующие в излучении, обладают разным энергетическим воздействием, разной проникающей способностью. Разным будет и биологические действие радиации.

Когда говорят о видах радиоактивности, под ними понимают виды радиации. К ним в науке относят следующие группы:

• альфа-излучение;
• бета-излучение;
• нейтронное излучение;
• гамма-излучение;
• рентгеновское излучение.

Альфа-излучение

Этот вид радиации возникает в случае распада изотопов элементов, не отличающихся стабильностью. Так называют излучение тяжелых и положительно заряженных альфа-частиц. Ими являются ядра атомов гелия. Альфа-частицы могут получаться при распаде сложных ядер атомов:

• тория;
• урана;
• радия.

Альфа-частицы отличает большая масса. Скорость излучения этого вида относительно невысока: она в 15 раз ниже скорости света. При контакте с веществом тяжелые альфа-частицы входят в столкновение с его молекулами. Происходит взаимодействие. Однако частицы теряют энергию, поэтому их проникающая способность очень мала. Задержать альфа-частицы может простой лист бумаги.

И все же при взаимодействии с веществом альфа-частицы вызывают его ионизацию. Если речь идет о клетках живого организма, что альфа-излучение способно их повреждать, разрушая при этом ткани.

Альфа-излучение обладает наименьшей среди других видов ионизирующего излучения проникающей способностью. Однако последствия воздействия таких частиц на живую ткань считается самыми тяжелыми.

Получить дозу радиации данного вида живой организм может, если радиоактивные элементы попадут внутрь организма с пищей, воздухом, водой, через ранения или порезы. Когда радиоактивные элементы проникают внутрь организма, они посредством кровотока разносятся по всем его частям, накапливаются в тканях.

Определенные виды радиоактивных изотопов могут существовать продолжительное время. Поэтому при попадании в организм они могут вызывать в клеточных структурах очень серьезные изменения - вплоть до полного перерождения тканей.

Радиоактивные изотопы не могут выйти из организма сами. Нейтрализовать, усвоить, переработать или утилизировать такие изотопы организм не в состоянии.

Нейтронное излучение

Так называется техногенное излучение, которое возникает при атомных взрывах или в ядерных реакторах. Нейтронное излучение не обладает зарядом: Сталкиваясь с веществом, оно очень слабо взаимодействует с частями атома. Проникающая способность этого вида радиации высока. Остановить его могут материалы, в которых много водорода. Это может быть, в частности, емкость с водой. Нейтронное излучение также с трудом проникает через полиэтилен.

При прохождении сквозь биологические ткани нейтронное излучение способно причинить клеточным структурам очень серьезный ущерб. Оно обладает существенной массой, скорость его гораздо выше, чем у альфа-излучения.

Бета-излучение

Оно возникает в момент превращения одного элемента в другой. Процессы при этом идут в самом ядре атома, что приводит к изменениям в свойствах нейтронов и протонов. При данном виде излучения нейтрон превращается в протон или же протон в нейтрон. Процесс сопровождается излучением позитрона или электрона. Скорость бета-излучения близка к скорости света. Элементы, которые излучаются веществом, носят название бета-частиц.

За счет высокой скорости и малых размеров излучаемых частиц бета-излучение имеет высокую проникающую способность. Однако его способность ионизировать вещество в несколько раз меньше, чем у альфа-излучения.

Бета-излучение без всякого труда проникает сквозь одежду и в некоторой степени - через живые ткани. Но если частицы встречают на своем пути плотные структуры вещества (к примеру, металл), они начинают с ним взаимодействовать. При этом бета-частицы теряют часть своей энергии. Полностью остановить такое излучение способен металлический лист толщиной в несколько миллиметров.

Альфа-излучение опасно лишь при непосредственном контакте с радиоактивным изотопом. А вот бета-излучение может нанести вред организму на расстоянии в несколько десятков метров от источника излучения. Когда радиоактивный изотоп оказывается внутри организма, он имеет тенденцию к накоплению в органах и тканях, повреждая их и вызывая существенные изменения.

Отдельные радиоактивные изотопы бета-излучения имеют продолжительный период распада: попав в организм, они вполне могут облучать его на протяжении ряда лет. Следствием этого может быть рак.

Гамма-излучение

Так называют энергетическое излучение электромагнитного типа, когда вещество испускает фотоны. Данное излучение сопровождает распад атомов вещества. Гамма-излучение проявляется в виде электромагнитной энергии (фотонов), которая высвобождается в ходе изменения состояния ядра атома. Гамма-излучение имеет скорость, равную скорости света.

Когда идет радиоактивный распад атома, из одного вещества образуется другое. Атомы получившихся веществ энергетически нестабильны, они находятся в так называемом возбужденном состоянии. Когда нейтроны и протоны воздействуют друг на друга, протоны и нейтроны приходят к состоянию, при котором силы взаимодействия становятся уравновешенными. Излишки энергии атом выбрасывает в виде гамма-излучения.

Проникающая способность его велика: гамма-излучение без труда проникает сквозь одежду и живые ткани. Но через металл ему пройти намного сложнее. Остановить такой вид радиации может толстый слой бетона или стали.

Главная опасность гамма-излучения в том, что оно способно преодолевать очень большие расстояния, оказывая при этом сильное воздействие на организм за сотни метров от источника излучения.

Рентгеновское излучение

Под ним понимают электромагнитное излучение, имеющее вид фотонов. Рентгеновское излучение возникает в случае перехода электрона с одной атомной орбиты на другую. По своим характеристикам такое излучение сходно с гамма-излучением. Но проникающая способность его не так велика, ведь длина волны в этом случае больше.

Одним из источников рентгеновского излучения является Солнце; однако атмосфера планеты дает достаточную защиту от этого воздействия.