2.5. Радиоактивные излучения

Атом состоит из ядра и электронов, вращающихся вокруг этого ядра. Ядра атомов состоят из двух видов частиц- протонов и нейтронов. Эти частицы носят название нуклонов. Протон представляет собой ядро атома водорода, который имеет положительный электрический заряд. Нейтроном называется частица с массой близкой к массе протона не обладающая электрическим зарядом . В свободном состоянии нейтрон не стабилен (радиоактивен) – он самопроизвольно распадается, превращаясь в протон, испуская электрон и еще одну элементарную частицу- антинейтрино.

Количество протонов, входящих в состав ядра, определяет его заряд, а суммарное число протонов и нейтронов определяет массу ядра. Большинство химических элементов имеет по несколько разновидностей - изотопов, отличающихся массой ядер. Так водород имеет три изотопа: обычный водород – ядро состоит из одного протона, тяжелый водород, или дейтерий,- ядро состоит из одного протона и одного нейтрона, и тритий- ядро состоит из одного протона и двух нейтронов. Таким образом, изотопы представляют собой ядра с одинаковым количеством протонов, но разным количеством нейтронов. Количество протонов, или зарядовое число ядра определяет его номер в таблице Менделеева.

Огромная энергия связи нуклонов в ядре заставляет их притягиваться друг к другу несмотря на силы электростатического отталкивания одноименных зарядов. Ядерное взаимодействие между нуклонами получило название сильного взаимодействия. Это взаимодействие проявляется на очень малых расстояниях между нуклонами и не зависит от величины заряда этих частиц.

Радиоактивность это самопроизвольное превращение неустойчивого изотопа химического элемента в другой изотоп. Сущность явления радиоактивности состоит в самопроизвольном изменении состава атомного ядра. Такие превращения сопровождаются испусканием ядрами элементарных частиц, либо других ядер.(Например, альфа частиц - ядер гелия). Радиоактивность может быть естественной и искусственной, между ними нет принципиального различия. Процесс радиоактивного превращения в обоих случаях подчиняется одним и тем же законам.

Число радиоактивных атомов со временем убывает по экспоненциальному закону. Время, за которое распадается половина первоначального количества атомов, называется периодом полураспада. Период полураспада для известных в настоящее время радиоактивных веществ колеблется 3х10-7 степени сек. до 5х10 в 15 степени лет. Новые продукты распада также могут быть радиоактивными. В результате возникает целый ряд радиоактивных превращений.

В процессе радиоактивного распада могут быть четыре вида ионизирующих излучений: альфа –лучи – поток ядер гелия; бета- лучи – поток электронов; гамма лучи – электромагнитное излучение и нейтронное излучение.

Основное воздействие этих излучений на окружающие вещества- это ионизация атомов и молекул в результате потери ими одного или нескольких отрицательных частиц в результате которого образуется пара ионов- положительного и отрицательного электрического заряда. Отдельные химические элементы, точнее их изотопы могут излучать альфа-частицы (например, Полоний 210), нейтроны (например, Калифорний 252). Как правило, все излучения частиц сопровождаются электромагнитным излучением.