РАДИОАКТИВНОСТЬ (от лат. radio — излучаю и activus — действенный) самопроизвольное превращение нестабильных атомных ядер в др. ядра, сопровождающееся испусканием частиц, а также жесткого электромагн. излучения (рентгеновского или γ-излучения). Ядра нового нуклида, которые образуются в результате радиоактивного распада исходного нуклида (радионуклида), м. б. стабильными или радиоактивными. Типы Р. Известны след. типы радиоактивности: 1) α-рас-пад, 2) β-распад, 3) спонтанное деление ядер, 4) протонная, двупротонная и двунейтронная Р., 5) двустадийная Р. α-Распад сопровождается испусканием ядер (α-частиц). При этом заряд Z исходного ядра уменьшается на 2 единицы (в единицах элементарного заряда), а массовое число А — на 4 единицы (в атомных единицах массы). Если Z' и А'-заряд и массовое число возникающего ядра, то для α-распада кратко можно сформулировать правило сдвига: Z' = Z — 2; А' = А — 4. α-Рашад наиб. характерен для тяжелых ядер (Z82).
Существуют, однако, ок. 20 α-радио-нуклидов РЗЭ. Энергия α-частиц, испускаемых тяжелыми ядрами, составляет 4–9 МэВ, для ядер РЗЭ — 2–4,5 МэВ. При α-распаде ядер, находящихся в возбужденном состоянии, энергия испускаемых α-частиц может значительно превышать указанные значения (т. наз. длиннопробежные частицы). В редких случаях при α-распаде возникают α-частицы строго определенной энергии и не наблюдается сопутствующего электромагн. излучения (соответствующие радионуклиды наз. "чистыми" α-излучателями). Чаще всего при α-распаде испускается неск. групп α-частиц, каждая из которых обладает определенной энергией, т. е. энергетич. спектры α-распада дискретны. Испускание ядром α-частиц разл. энергий свидетельствует о наличии в этом ядре дискретных энергетич. уровней. Энергия испускаемых ядром квантов электромагн. излучения равна разности энергий α-частиц разл. групп. При прохождении через вещество α-частицы тормозятся, расходуя энергию на ионизацию и возбуждение атомов и молекул. Пути α-частиц в веществе почти всегда прямолинейны и составляют: для воздуха не более 5–7 см, для плотных веществ не более 10–20 мкм. Единицы Р. Для характеристики источника, в котором происходят радиоактивные превращения, используют понятие активности-физ. величины, характеризующей число распадов в единицу времени в источнике. Единица активности в СИ-беккерель (Бк): 1Бк-активность радионуклида в источнике, в котором за 1 с происходит 1 акт распада (размерность Бк-t−1). Широко используют кратные единицы: кБк (103Бк), МБк (106 Бк), ГБк (109 Бк), ТБк (1012 Бк) и др. Используют понятия уд. активности (Бк/кг), молярной активности (Бк/моль), объемной активности (Бк/м3), поверхностной активности (Бк/м2). Внесистемная единица активности-Кюри (Ки): 1 Ки- активность радионуклида в источнике, в котором за 1 с происходит 3,7∙1010 актов распада, т. е. 1Ки = 3,7∙1010 Бк. Кратные единицы: мКи (3,7∙107 Бк), мкКи (3,7∙104 Бк). Прежде в качестве единицы активности применяли также резер-форд, равный 106 Бк. В мед. практике, где имеют дело, как правило, с очень небольшими активностями (при отпуске радоновых ванн и т. п.), использовались единицы эман (1 эман = 10−10 Ки/л) и махе (1 махе = 3,64 эмана). Пределы обнаружения радиоактивных свойств ядер. Скорости радиоактивных превращений для разл. радионуклидов изменяются в очень широких пределах. Известны прир. радионуклиды с Т1/2 1013 — 1015 лет; для малоустойчивых (короткоживущих) радионуклидов Т1/2 может достигать 1 мкс и менее. Верх. предел измерения T1/2 определяется техникой измерений: чем более чувствительна аппаратура, тем большие периоды полураспада удается обнаружить.
Относительно ниж. предела принимают, что о Р. можно говорить лишь тогда, когда время жизни радиоактивного ядра т = 1/λ превышает 10−12 с. Следует иметь в виду, что ядра, первоначально образующиеся при ядерных реакциях в результате поглощения ядром-мишенью падающей на него ядерной частицы, характеризуются временами жизни до 10−13 — 10−14 с; последующие превращения этих составных ядер не принято рассматривать как Р. Теоретич. расчеты показывают, что наряду с известными к настоящему времени 288 стабильными нуклидами разл. элементов может существовать ок. 7,5 тыс. радионуклидов с Т1/2 ок. 1 мс.
Стабильность ядер к радиоактивным превращениям определяется соотношением в них числа протонов и нейтронов; для легких стабильных ядер это отношение близко к 1, по мере роста Z отношение числа протонов и нейтронов в стабильных ядрах приближается к 1:1,5. Для легких элементов удается синтезировать радиоактивные ядра, в которых отношение числа нейтронов к числу протонов составляет 2,5–3 (22С, 23N) и даже 5 (6Н). Установлено, что у элементов с Z7 относительно устойчивы радионуклиды, в ядрах которых содержится четное число нейтронов. Исторический очерк. Р. открыта А. Беккере.лем в_1896 как испускание солями U лучей, обладающих высокой проникающей способностью. Вскоре оказалось, что аналогичной способностью обладает и Th. В 1898 М. Склодовская-Кюри и П. Кюри обнаружили 2 новых элемента-Ra и Ро, радиоактивные свойства которых проявлялись значительно сильнее, чем U и Th.
Большое значение для изучения Р. имели работы Э. Резерфорда, Ф. Содди, К. Фаянса и др. Отдельные Компоненты испускаемого при радиоактивном превращении излучения по мере их выделения из общего потока с помощью электрич. и магнитных полей получили назв. по первым буквам греч. алфавита (α, β, γ). В 1934 И. и Ф. Жолио-Кюри обнаружили при искусственно проведенной ядерной реакции образование нового радионуклида 30Р [27А1 (α, n)30Р]; с этого времени начался синтез искусств. радионуклидов. К настоящему времени получено ок. 2000 радионуклидов, обнаружено неск. десятков прир. радионуклидов. Радионуклиды (естественные и искусственно полученные) известны практически у всех элементов, кроме легких (Не и Li).
В 1938 О. Ган и Ф. Штрасман, обнаружили, что при облучении урана нейтронами образуются ядра элементов, атомный номер которых значительно меньше, чем у U (ядра щел.-зем. металла Ва). Вскоре Л. Майтнер и О. Фриш установили, что ядро 238U после поглощения нейтрона делится на 2 осколка (вынужденное деление). Т. к. при таком делении освобождается кинетич. энергия и выделяются своб. нейтроны, способные вызывать новые акты деления, стало возможным практич. использование Р. как цепной реакции деления ядер в военных и мирных целях.
В 1940 К. A. Петр-жак и Г. Н. Флеров открыли спонтанное деление ядер (на примере 238U). В связи с работами по созданию ядерного оружия в 40-50-х гг. 20 в. интенсивность исследований Р. резко возросла. Изучение Р. имеет большое значение для исследования структуры и свойств веществ. Лишь после открытия Р. стало возможным превращение одних хим. элементов в другие, синтез ядер элементов, не существовавших на Земле.
Изучение Р. значительно расширило перспективы энергетики, привело к созданию ядерной энергетики, ядерного оружия; Р. нашла применение в сельском хозяйстве, медицине и т. д.
Вместе с тем перед человечеством возник целый ряд новых сложных проблем, связанных с предотвращением вредного воздействия излучения на живые организмы (см. доза, дозиметрия, радиоэкология, радиохимия).
Лит.: Учение о радиоактивности. История и современность, М., 1973; Трифонов Д.Н., Кривомазов А.Н., Лисневский Ю. И., Учение о периодичности и учение о радиоактивности. Комментированная хронология важнейших событий, М., 1974. См. также лит. при ст. радиохимия.
Некоторые файлы и информация, находящиеся на данном сайте, были найдены в сети ИНТЕРНЕТ, как свободно распространяемые, присланы пользователями сайта или найдены в альтернативных источниках, также использованы собственные материалы. Автор сайта не претендует на авторство ВСЕХ материалов. Если Вы являетесь правообладателем той или иной продукции или информации, и условия, на которых она представлена на данном ресурсе, не соответствуют действительности, просьба немедленно сообщить с целью устранения правонарушения.
Категории раздела
Вход
Поиск
Друзья сайта
Наш опрос
Статистика
