રેડિયોએક્ટિવ સડોના પ્રકાર

કિરણોત્સર્ગી ઘટનાસાથે ન્યુક્લિયસનું પરિવર્તનએક રાસાયણિક તત્વ બીજા રાસાયણિક તત્વના ન્યુક્લિયસમાં, તેમજ ઊર્જા મુક્તિ, જે આલ્ફા, બીટા અને ગામા કિરણોત્સર્ગ સાથે "દૂર કરવામાં આવે છે".

બધા કિરણોત્સર્ગીતત્વો કિરણોત્સર્ગી પરિવર્તનને આધીન છે.
કેટલાક કિસ્સાઓમાં, કિરણોત્સર્ગી તત્વ એક સાથે આલ્ફા અને બીટા રેડિયેશન દર્શાવે છે.
વધુ વખત, રાસાયણિક તત્વ આલ્ફા રેડિયેશન અથવા બીટા રેડિયેશન દર્શાવે છે.
આલ્ફા અથવા બીટા રેડિયેશન ઘણીવાર ગામા રેડિયેશન સાથે હોય છે.

ઉત્સર્જન કિરણોત્સર્ગી કણોકહેવાય છે કિરણોત્સર્ગી સડો.
ત્યાં આલ્ફા સડો છે (આલ્ફા કણોના ઉત્સર્જન સાથે), બીટા સડો (બીટા કણોના ઉત્સર્જન સાથે), શબ્દ "ગામા સડો" અસ્તિત્વમાં નથી.
આલ્ફા અને બીટા ક્ષય એ કુદરતી કિરણોત્સર્ગી પરિવર્તન છે.

આલ્ફા - સડો

આલ્ફા કણો માત્ર ભારે ન્યુક્લી દ્વારા ઉત્સર્જિત થાય છે, એટલે કે. મોટી સંખ્યામાં પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન ધરાવે છે. ભારે ન્યુક્લીની તાકાત ઓછી છે. ન્યુક્લિયસ છોડવા માટે, ન્યુક્લિયોને પરમાણુ દળો પર કાબુ મેળવવો જોઈએ, અને આ માટે તેની પાસે પૂરતી ઊર્જા હોવી જોઈએ.
જ્યારે બે પ્રોટોન અને બે ન્યુટ્રોન આલ્ફા કણમાં જોડાય છે, ત્યારે આવા સંયોજનમાં (કણના ન્યુક્લિયન્સ વચ્ચે) પરમાણુ દળો સૌથી મજબૂત હોય છે, અને અન્ય ન્યુક્લિયન્સ સાથેના બોન્ડ નબળા હોય છે, તેથી આલ્ફા કણ "છટવા" સક્ષમ હોય છે. ન્યુક્લિયસ ઉત્સર્જિત આલ્ફા કણ દૂર વહન કરે છે હકારાત્મક ચાર્જ 2 એકમો અને 4 એકમોનો સમૂહ.
આલ્ફા સડોના પરિણામે, કિરણોત્સર્ગી તત્વ બીજા તત્વમાં ફેરવાય છે, જેની અણુ સંખ્યા 2 એકમ ઓછી છે, અને સમૂહ સંખ્યા 4 એકમ ઓછી છે.

જે ન્યુક્લિયસનું વિઘટન થાય છે તેને મધર ન્યુક્લિયસ કહેવાય છે અને જે બને છે તેને દીકરી ન્યુક્લિયસ કહેવાય છે.
પુત્રી ન્યુક્લિયસ પણ સામાન્ય રીતે કિરણોત્સર્ગી હોવાનું બહાર આવે છે અને થોડા સમય પછી ક્ષીણ થઈ જાય છે.
કિરણોત્સર્ગી સડોની પ્રક્રિયા ત્યાં સુધી થાય છે જ્યાં સુધી સ્થિર ન્યુક્લિયસ દેખાય નહીં, મોટાભાગે લીડ અથવા બિસ્મથ ન્યુક્લિયસ.

બેટા સડો

બીટા ક્ષયની ઘટના એ છે કે કેટલાક તત્વોના મધ્યવર્તી કેન્દ્ર સ્વયંભૂ ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જન કરે છે અને પ્રાથમિક કણો ખૂબ નીચા માસ- એન્ટિન્યુટ્રિનો.
ન્યુક્લિયસમાં કોઈ ઇલેક્ટ્રોન ન હોવાથી, અણુના ન્યુક્લિયસમાંથી બીટા કિરણોના દેખાવને ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોન, ઇલેક્ટ્રોન અને એન્ટિન્યુટ્રિનોમાં ક્ષીણ થવાની ક્ષમતા દ્વારા સમજાવી શકાય છે. ઉભરતા પ્રોટોન નવા રચાયેલા ન્યુક્લિયસમાં જાય છે. ન્યુક્લિયસમાંથી ઉત્સર્જિત ઇલેક્ટ્રોન એ બીટા રેડિયેશનનો કણ છે.
ન્યુટ્રોન સડોની આ પ્રક્રિયા લાક્ષણિક છે મોટી સંખ્યામાં ન્યુટ્રોન સાથે ન્યુક્લી માટે.

બીટા સડોના પરિણામે, સમાન સમૂહ સંખ્યા સાથે એક નવું ન્યુક્લિયસ રચાય છે, પરંતુ એકથી વધુ ચાર્જ સાથે.

ગામા - સડો - અસ્તિત્વમાં નથી

ચાલુ છે કિરણોત્સર્ગી કિરણોત્સર્ગઅણુ ન્યુક્લી ગામા કિરણો ઉત્સર્જન કરી શકે છે. ગામા કિરણોનું ઉત્સર્જનસાથે નથી

અણુ ન્યુક્લિયસનો સડો.
ગામા કિરણોત્સર્ગ ઘણીવાર આલ્ફા અથવા બીટા સડોની ઘટના સાથે આવે છે. આલ્ફા અને બીટા સડો દરમિયાન, નવા રચાયેલા ન્યુક્લિયસ શરૂઆતમાં ઉત્તેજિત સ્થિતિમાં હોય છે અને, જ્યારે તે અંદર જાય છેસામાન્ય સ્થિતિ

, પછી ગામા કિરણો (ઓપ્ટિકલ અથવા એક્સ-રે તરંગલંબાઇ શ્રેણીમાં) બહાર કાઢે છે.
કિરણોત્સર્ગી કિરણોત્સર્ગમાં આલ્ફા કણો, બીટા કણો અને ગામા ક્વોન્ટા (એટલે ​​​​કે હિલીયમ અણુનું ન્યુક્લી, ઇલેક્ટ્રોન અને ગામા ક્વોન્ટા) નો સમાવેશ થતો હોવાથી, રેડિયોએક્ટિવિટીની ઘટના ન્યુક્લિયસ, અણુ અને સમગ્ર દ્રવ્યના સમૂહ અને ઊર્જાના નુકશાન સાથે છે. .

કિરણોત્સર્ગી કિરણોત્સર્ગ ઊર્જા વહન કરે છે તે સાબિતી એ પ્રયોગ દર્શાવે છે કે જ્યારે કિરણોત્સર્ગી કિરણોત્સર્ગ શોષાય છે, ત્યારે પદાર્થ ગરમ થાય છે.

9મા ધોરણ માટે "પરમાણુ ભૌતિકશાસ્ત્ર" વિષય યાદ રાખો:
રેડિયોએક્ટિવિટી.
કિરણોત્સર્ગી પરિવર્તન.
અણુ ન્યુક્લિયસની રચના. પરમાણુ દળો.
સંચાર ઊર્જા. સામૂહિક ખામી
યુરેનિયમ ન્યુક્લીનું વિભાજન.
પરમાણુ સાંકળ પ્રતિક્રિયા.
ન્યુક્લિયર રિએક્ટર.

થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયા.

ગ્રેડ 10-11 માટે "અણુ ભૌતિકશાસ્ત્ર" વિષય પરના અન્ય પૃષ્ઠો:

પ્રખ્યાત વૈજ્ઞાનિકો વિશે મોન્ટ્રીયલ યુનિવર્સિટીમાં પ્રવચન આપતી વખતે, પ્રોફેસર ઇ. રધરફોર્ડ હંમેશા એ જ જગ્યાએ બ્લેકબોર્ડ પર રોકાતા. હવે આ સ્થળોનો ઉપયોગ કરીને નક્કી કરી શકાય છે
___

ગીગર કાઉન્ટર!સ્મારક શિલાલેખ પોલ ડીરાક દ્વારા તેની ઓફિસની દિવાલ પર બનાવેલ છેસૈદ્ધાંતિક ભૌતિકશાસ્ત્ર મોસ્કોરાજ્ય યુનિવર્સિટી , વાંચે છે: "ભૌતિક નિયમો હોવું જ જોઈએ".
___

ગાણિતિક સુંદરતા ઇ. રધરફોર્ડે કહ્યું: “ત્યાં છેમાન્યતાના ત્રણ તબક્કા વૈજ્ઞાનિક સત્ય: પ્રથમ જ્યારે તેઓ કહે છે કે આ વાહિયાત છે, બીજું છે "આમાં કંઈક છે"..." અને ત્રીજું છે "».
___

તે સામાન્ય જ્ઞાન છે 1913 ના પાનખરમાં, આંતરરાષ્ટ્રીય ખાતે સોલ્વે કોન્ફરન્સભૌતિક સંસ્થા . તેમાં આઈન્સ્ટાઈન, લિન્ડેમેન, રુબેન્સ, લેંગેવિન, રધરફોર્ડ અને અન્ય ઘણા લોકો સહિત લગભગ 30 અગ્રણી વૈજ્ઞાનિકોએ હાજરી આપી હતી.એકમાત્ર સ્ત્રી મારિયા Sklodowska - ક્યુરી.

રેડિયોએક્ટિવિટીની ઘટના એક રાસાયણિક તત્વના ન્યુક્લિયસના બીજા રાસાયણિક તત્વના ન્યુક્લિયસમાં રૂપાંતર સાથે છે, તેમજ ઊર્જાનું પ્રકાશન, જે આલ્ફા, બીટા અને ગામા રેડિયેશન સાથે "દૂર વહન" થાય છે.

બધા કિરણોત્સર્ગી તત્વોકિરણોત્સર્ગી પરિવર્તનને આધીન.
કેટલાક કિસ્સાઓમાં, કિરણોત્સર્ગી તત્વ એક સાથે આલ્ફા અને બીટા રેડિયેશન દર્શાવે છે.
વધુ વખત, રાસાયણિક તત્વ આલ્ફા રેડિયેશન અથવા બીટા રેડિયેશન દર્શાવે છે.
આલ્ફા અથવા બીટા રેડિયેશન ઘણીવાર ગામા રેડિયેશન સાથે હોય છે.

કિરણોત્સર્ગી કણોના ઉત્સર્જનને કિરણોત્સર્ગી સડો કહે છે.
ત્યાં આલ્ફા સડો છે (આલ્ફા કણોના ઉત્સર્જન સાથે), બીટા સડો (બીટા કણોના ઉત્સર્જન સાથે), શબ્દ "ગામા સડો" અસ્તિત્વમાં નથી.
આલ્ફા અને બીટા ક્ષય એ કુદરતી કિરણોત્સર્ગી પરિવર્તન છે.

આલ્ફા - સડો

આલ્ફા કણો માત્ર ભારે ન્યુક્લી દ્વારા ઉત્સર્જિત થાય છે, એટલે કે. મોટી સંખ્યામાં પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન ધરાવે છે. ભારે ન્યુક્લીની તાકાત ઓછી છે. ન્યુક્લિયસ છોડવા માટે, ન્યુક્લિયોને પરમાણુ દળો પર કાબુ મેળવવો જોઈએ, અને આ માટે તેની પાસે પૂરતી ઊર્જા હોવી જોઈએ.
જ્યારે બે પ્રોટોન અને બે ન્યુટ્રોન આલ્ફા કણમાં જોડાય છે, ત્યારે આવા સંયોજનમાં (કણના ન્યુક્લિયન્સ વચ્ચે) પરમાણુ દળો સૌથી મજબૂત હોય છે, અને અન્ય ન્યુક્લિયન્સ સાથેના બોન્ડ નબળા હોય છે, તેથી આલ્ફા કણ "છટવા" સક્ષમ હોય છે. ન્યુક્લિયસ ઉત્સર્જિત આલ્ફા કણ 2 એકમોનો હકારાત્મક ચાર્જ અને 4 એકમોનો સમૂહ વહન કરે છે.
આલ્ફા સડોના પરિણામે, કિરણોત્સર્ગી તત્વ બીજા તત્વમાં ફેરવાય છે, જેની અણુ સંખ્યા 2 એકમ ઓછી છે, અને સમૂહ સંખ્યા 4 એકમ ઓછી છે.

જે ન્યુક્લિયસનું વિઘટન થાય છે તેને મધર ન્યુક્લિયસ કહેવાય છે અને જે બને છે તેને દીકરી ન્યુક્લિયસ કહેવાય છે.
પુત્રી ન્યુક્લિયસ પણ સામાન્ય રીતે કિરણોત્સર્ગી હોવાનું બહાર આવે છે અને થોડા સમય પછી ક્ષીણ થઈ જાય છે.
કિરણોત્સર્ગી સડોની પ્રક્રિયા ત્યાં સુધી થાય છે જ્યાં સુધી સ્થિર ન્યુક્લિયસ દેખાય નહીં, મોટાભાગે લીડ અથવા બિસ્મથ ન્યુક્લિયસ.

બેટા સડો

બીટા સડોની ઘટના એ છે કે કેટલાક તત્વોના મધ્યવર્તી કેન્દ્ર સ્વયંભૂ રીતે ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જન કરે છે અને ખૂબ ઓછા દળના પ્રાથમિક કણ - એક એન્ટિન્યુટ્રિનો.
ન્યુક્લિયસમાં કોઈ ઇલેક્ટ્રોન ન હોવાથી, અણુના ન્યુક્લિયસમાંથી બીટા કિરણોના દેખાવને ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોન, ઇલેક્ટ્રોન અને એન્ટિન્યુટ્રિનોમાં ક્ષીણ થવાની ક્ષમતા દ્વારા સમજાવી શકાય છે. ઉભરતા પ્રોટોન નવા રચાયેલા ન્યુક્લિયસમાં જાય છે. ન્યુક્લિયસમાંથી ઉત્સર્જિત ઇલેક્ટ્રોન એ બીટા રેડિયેશનનો કણ છે.
ન્યુટ્રોન સડોની આ પ્રક્રિયા મોટી સંખ્યામાં ન્યુટ્રોન ધરાવતા ન્યુક્લી માટે લાક્ષણિક છે.

બીટા સડોના પરિણામે, સમાન સમૂહ સંખ્યા સાથે એક નવું ન્યુક્લિયસ રચાય છે, પરંતુ એકથી વધુ ચાર્જ સાથે.

ગામા - સડો - અસ્તિત્વમાં નથી

કિરણોત્સર્ગી કિરણોત્સર્ગની પ્રક્રિયા દરમિયાન, અણુ ન્યુક્લી ગામા કિરણો ઉત્સર્જન કરી શકે છે. ગામા કિરણોનું ઉત્સર્જન અણુ ન્યુક્લિયસના સડો સાથે નથી.

ગામા કિરણોત્સર્ગ ઘણીવાર આલ્ફા અથવા બીટા સડોની ઘટના સાથે આવે છે.
આલ્ફા અને બીટા સડો દરમિયાન, નવા રચાયેલા ન્યુક્લિયસ શરૂઆતમાં ઉત્તેજિત સ્થિતિમાં હોય છે અને, જ્યારે તે સામાન્ય સ્થિતિમાં જાય છે, ત્યારે તે ગામા ક્વોન્ટા (ઓપ્ટિકલ અથવા એક્સ-રે તરંગલંબાઇ શ્રેણીમાં) બહાર કાઢે છે.

, પછી ગામા કિરણો (ઓપ્ટિકલ અથવા એક્સ-રે તરંગલંબાઇ શ્રેણીમાં) બહાર કાઢે છે.
કિરણોત્સર્ગી કિરણોત્સર્ગ ઊર્જા વહન કરે છે તે સાબિતી એ પ્રયોગ દર્શાવે છે કે જ્યારે કિરણોત્સર્ગી કિરણોત્સર્ગ શોષાય છે, ત્યારે પદાર્થ ગરમ થાય છે.

33. બીટા સડોના પ્રકાર.

β-સડોની ઘટના એ છે કે ન્યુક્લિયસ (A,Z) સ્વયંભૂ રીતે 1લી પેઢીના લેપ્ટોન્સનું ઉત્સર્જન કરે છે - એક ઇલેક્ટ્રોન (પોઝિટ્રોન) અને ઇલેક્ટ્રોન ન્યુટ્રિનો (ઇલેક્ટ્રોન એન્ટિન્યુટ્રિનો), સમાન સમૂહ નંબર A સાથે ન્યુક્લિયસમાં પસાર થાય છે, પરંતુ સાથે અણુ ક્રમાંક Z , એક વધુ કે ઓછો. ઇ-કેપ્ચરમાં, ન્યુક્લિયસ ઇલેક્ટ્રોનમાંથી એકને શોષી લે છે અણુ શેલ(સામાન્ય રીતે નજીકના કે-શેલમાંથી), ઉત્સર્જિત ન્યુટ્રિનો સાહિત્યમાં, ઇ-કેપ્ચર માટે ઇસી (ઇલેક્ટ્રોન કેપ્ચર) શબ્દનો ઉપયોગ થાય છે.
β-સડો ત્રણ પ્રકારના હોય છે - β - -decay, β + -decay અને e-capture.

• 1 સિદ્ધાંત
• 2 શોધનો ઇતિહાસ
• 3 કિરણોત્સર્ગી સડોનો કાયદો
• 4 કિરણોત્સર્ગી સડો દરમિયાન ઉત્સર્જિત કણોના પ્રકાર
• 5 આલ્ફા સડો
• 6 બીટા સડો
  • 6.1 બીટા ઓછા સડો
  • 6.2 પોઝિટ્રોન સડો અને ઇલેક્ટ્રોન કેપ્ચર
  • 6.3 ડબલ બીટા સડો
  • 6.4 સામાન્ય ગુણધર્મોબીટા સડો
• 7 ગામા સડો (આઇસોમેરિક સંક્રમણ)
• 8 ખાસ પ્રકારોરેડિયોએક્ટિવિટી
• 9 પણ જુઓ
• 10 નોંધો
• 11 સાહિત્ય

થિયરી

તે સ્થાપિત કરવામાં આવ્યું છે કે તમામ રાસાયણિક તત્વો સાથે સીરીયલ નંબર, 82 થી વધુ (એટલે ​​​​કે, બિસ્મથથી શરૂ થાય છે), અને કેટલાક હળવા તત્વો (પ્રોમેથિયમ અને ટેકનેટિયમ પાસે નથી સ્થિર આઇસોટોપ્સ, અને કેટલાક તત્વો, જેમ કે ઇન્ડિયમ, પોટેશિયમ, રૂબિડિયમ અથવા કેલ્શિયમ, માત્ર કુદરતી આઇસોટોપ્સસ્થિર, અન્ય કિરણોત્સર્ગી છે).

કુદરતી રેડિયોએક્ટિવિટી એ પ્રકૃતિમાં જોવા મળતા અણુ ન્યુક્લીનો સ્વયંભૂ સડો છે.

કૃત્રિમ રેડિયોએક્ટિવિટી એ યોગ્ય પરમાણુ પ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા કૃત્રિમ રીતે મેળવેલા અણુ ન્યુક્લીનો સ્વયંસ્ફુરિત સડો છે.

કિરણોત્સર્ગી ક્ષયમાંથી પસાર થતા ન્યુક્લિયસ અને આ સડોના પરિણામે બનેલા ન્યુક્લિયસને અનુક્રમે માતા અને પુત્રી ન્યુક્લિયસ કહેવાય છે. પિતૃ ન્યુક્લિયસની સાપેક્ષ પુત્રી ન્યુક્લિયસની સમૂહ સંખ્યા અને ચાર્જમાં ફેરફાર સોડીના વિસ્થાપન નિયમ દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે.

આલ્ફા કણોના ઉત્સર્જન સાથેના સડોને આલ્ફા સડો કહેવામાં આવતો હતો; બીટા કણોના ઉત્સર્જન સાથે થતા સડોને બીટા સડો કહેવામાં આવતો હતો (હવે તે જાણીતું છે કે બીટા કણોના ઉત્સર્જન વિના બીટા સડોના પ્રકારો છે, પરંતુ બીટા સડો હંમેશા ન્યુટ્રિનો અથવા એન્ટિન્યુટ્રિનોના ઉત્સર્જન સાથે હોય છે). શબ્દ "ગામા સડો" ભાગ્યે જ વપરાય છે; ન્યુક્લિયસ દ્વારા ગામા કિરણોના ઉત્સર્જનને સામાન્ય રીતે આઇસોમેરિક સંક્રમણ કહેવામાં આવે છે. ગામા કિરણોત્સર્ગ ઘણીવાર અન્ય પ્રકારના સડો સાથે આવે છે, જ્યારે, સડોના પ્રથમ તબક્કાના પરિણામે, પુત્રી ન્યુક્લિયસ ઉત્તેજિત સ્થિતિમાં દેખાય છે, જે પછી ગામા કિરણોના ઉત્સર્જન સાથે જમીનની સ્થિતિમાં સંક્રમણ અનુભવે છે.

કિરણોત્સર્ગી ન્યુક્લી દ્વારા ઉત્સર્જિત α-કણો અને γ-ક્વોન્ટાના ઉર્જા સ્પેક્ટ્રા તૂટક તૂટક છે ("સ્વચ્છ"), અને β-કણોનું વર્ણપટ સતત છે.

હાલમાં, આલ્ફા, બીટા અને ગામા ક્ષય ઉપરાંત, ન્યુટ્રોન, પ્રોટોન (તેમજ બે પ્રોટોન), ક્લસ્ટર રેડિયોએક્ટિવિટી અને સ્વયંસ્ફુરિત વિખંડનના ઉત્સર્જન સાથેના ક્ષયની શોધ કરવામાં આવી છે. ઇલેક્ટ્રોન કેપ્ચર, પોઝીટ્રોન સડો (અથવા β+ સડો), અને ડબલ બીટા સડો (અને તેની પ્રજાતિઓ) સામાન્ય રીતે બીટા સડોના વિવિધ પ્રકારો ગણવામાં આવે છે.

કેટલાક આઇસોટોપ્સ એકસાથે બે અથવા વધુ ક્ષીણ સ્થિતિઓમાંથી પસાર થઈ શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, બિસ્મથ-212 થૅલિયમ-208 (આલ્ફા સડો દ્વારા) ની 64% સંભાવના સાથે અને પોલોનિયમ-212 (બીટા સડો દ્વારા) ની 36% સંભાવના સાથે ક્ષીણ થાય છે.

કિરણોત્સર્ગી સડોના પરિણામે બનેલ પુત્રી ન્યુક્લિયસ ક્યારેક કિરણોત્સર્ગી પણ બને છે અને થોડા સમય પછી ક્ષીણ પણ થાય છે. કિરણોત્સર્ગી સડોની પ્રક્રિયા સ્થિર, એટલે કે બિન-કિરણોત્સર્ગી, ન્યુક્લિયસ દેખાય ત્યાં સુધી ચાલુ રહેશે. આવા ક્ષયના ક્રમને સડોની સાંકળ કહેવામાં આવે છે, અને પરિણામે ન્યુક્લાઇડ્સના ક્રમને કિરણોત્સર્ગી શ્રેણી કહેવામાં આવે છે. ખાસ કરીને, યુરેનિયમ-238, યુરેનિયમ-235 અને થોરિયમ-232 થી શરૂ થતી કિરણોત્સર્ગી શ્રેણી માટે, અંતિમ (સ્થિર) ન્યુક્લાઇડ્સ અનુક્રમે લીડ-206, લીડ-207 અને લીડ-208 છે.

સમાન સમૂહ નંબર A (આઇસોબાર) ધરાવતા ન્યુક્લી બીટા સડો દ્વારા એકબીજામાં પરિવર્તિત થઈ શકે છે. દરેક આઇસોબાર સાંકળમાં 1 થી 3 બીટા-સ્થિર ન્યુક્લાઇડ્સ હોય છે (તેઓ બીટા સડોમાંથી પસાર થઈ શકતા નથી, પરંતુ અન્ય પ્રકારના કિરણોત્સર્ગી સડોના સંદર્ભમાં તે સ્થિર હોય તે જરૂરી નથી). આઇસોબાર સાંકળના બાકીના ન્યુક્લી બીટા અસ્થિર છે; ક્રમિક બીટા-માઈનસ અથવા બીટા-પ્લસ સડો દ્વારા, તેઓ નજીકના બીટા-સ્થિર ન્યુક્લાઈડમાં પરિવર્તિત થાય છે. બે બીટા-સ્થિર ન્યુક્લાઇડ્સ વચ્ચેની આઇસોબેરિક સાંકળમાં સ્થિત ન્યુક્લી β− અને β+ સડો (અથવા ઇલેક્ટ્રોન કેપ્ચર) બંનેનો અનુભવ કરી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, કુદરતી રીતે બનતું રેડિઓન્યુક્લાઇડ પોટેશિયમ-40 અડીને આવેલા બીટા-સ્થિર ન્યુક્લી આર્ગોન-40 અને કેલ્શિયમ-40માં ક્ષીણ થવા માટે સક્ષમ છે:

શોધનો ઇતિહાસ

રેડિયોએક્ટિવિટીની શોધ 1896માં ફ્રેન્ચ ભૌતિકશાસ્ત્રી એ. બેકરેલ દ્વારા કરવામાં આવી હતી. તેણે લ્યુમિનેસેન્સ અને તાજેતરમાં શોધાયેલા એક્સ-રે વચ્ચેના જોડાણનો અભ્યાસ કર્યો.

બેકરેલને એક વિચાર આવ્યો: શું તમામ લ્યુમિનેસેન્સ એક્સ-રે સાથે નથી? તેના અનુમાનને ચકાસવા માટે, તેણે યુરેનિયમ ક્ષાર સહિત ઘણા સંયોજનો લીધા, જે પીળા-લીલા પ્રકાશ સાથે ફોસ્ફોરેસન્ટ છે. તે લાઇટિંગ સૂર્યપ્રકાશ, તેણે કાળા કાગળમાં મીઠું લપેટી અને તેને કાળા કાગળમાં લપેટીને ફોટોગ્રાફિક પ્લેટ પર એક ઘેરા કબાટમાં મૂક્યું. થોડા સમય પછી, પ્લેટ વિકસાવતા, બેકરેલ ખરેખર મીઠાના ટુકડાની છબી જોઈ. પરંતુ લ્યુમિનેસન્ટ રેડિયેશન કાળા કાગળમાંથી પસાર થઈ શક્યું નથી, અને માત્ર એક્સ-રેઆ શરતો હેઠળ રેકોર્ડનો પર્દાફાશ કરી શક્યા હોત. બેકરેલ એ પ્રયોગને ઘણી વખત પુનરાવર્તિત કર્યો અને સમાન સફળતા સાથે.

24 ફેબ્રુઆરી, 1896 એક મીટિંગમાં ફ્રેન્ચ એકેડેમીવિજ્ઞાન, તેમણે "ફોસ્ફોરેસેન્સ દ્વારા ઉત્પાદિત કિરણોત્સર્ગ પર" અહેવાલ બનાવ્યો. પરંતુ થોડા દિવસો પછી, પ્રાપ્ત પરિણામોના અર્થઘટનમાં ગોઠવણો કરવી પડી. 26 અને 27 ફેબ્રુઆરીએ સાથે બીજો પ્રયોગ નાના ફેરફારોપરંતુ વાદળછાયા વાતાવરણને કારણે તે મોકૂફ રાખવામાં આવ્યું હતું. સારા હવામાનની રાહ જોયા વિના, 1 માર્ચના રોજ, બેકરેલએ એક પ્લેટ વિકસાવી જેના પર યુરેનિયમ મીઠું મૂકેલું હતું, જે સૂર્યપ્રકાશથી વિક્ષેપિત થયું ન હતું. સ્વાભાવિક રીતે, તે ફોસ્ફોરેસન્ટ ન હતું, પરંતુ પ્લેટ પર એક છાપ હતી. પહેલેથી જ 2 માર્ચે, બેકરેલએ પેરિસ એકેડેમી ઑફ સાયન્સની બેઠકમાં આ શોધની જાણ કરી, તેનું શીર્ષક "ફોસ્ફોરેસન્ટ બોડીઝ દ્વારા ઉત્પાદિત અદ્રશ્ય રેડિયેશન પર."

ત્યારપછી, બેકરેલ અન્ય યુરેનિયમ સંયોજનો અને ખનિજો (જેમાં ફોસ્ફોરેસેન્સ ન હોય તે સહિત), તેમજ મેટાલિક યુરેનિયમનું પરીક્ષણ કર્યું. રેકોર્ડ હંમેશા ઓવરએક્સપોઝ કરવામાં આવ્યો હતો. મીઠું અને પ્લેટ વચ્ચે મેટલ ક્રોસ મૂકીને, બેકરેલ પ્લેટ પર ક્રોસની અસ્પષ્ટ રૂપરેખા મેળવે છે. પછી તે સ્પષ્ટ થયું કે નવા કિરણો મળી આવ્યા છે જે અપારદર્શક પદાર્થોમાંથી પસાર થાય છે, પરંતુ તે એક્સ-રે નથી.

બેકરેલ એ સ્થાપિત કર્યું હતું કે રેડિયેશનની તીવ્રતા માત્ર તૈયારીમાં યુરેનિયમની માત્રા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે અને તે કયા સંયોજનોમાં સમાવિષ્ટ છે તેનાથી સંપૂર્ણપણે સ્વતંત્ર છે. આમ, આ ગુણધર્મ સંયોજનોમાં સહજ ન હતો, પરંતુ રાસાયણિક તત્વ યુરેનિયમમાં હતો.

બેકરેલ તેની શોધ તે વૈજ્ઞાનિકો સાથે શેર કરે છે જેમની સાથે તેણે સહયોગ કર્યો હતો. 1898 મેરી ક્યુરી અને પિયર ક્યુરીએ થોરિયમની રેડિયોએક્ટિવિટીની શોધ કરી અને બાદમાં તેઓએ કિરણોત્સર્ગી તત્વો પોલોનિયમ અને રેડિયમની શોધ કરી.

તેઓએ શોધી કાઢ્યું કે મિલકત કુદરતી રેડિયોએક્ટિવિટીબધા યુરેનિયમ સંયોજનો ધરાવે છે અને સૌથી વધુ વધુ હદ સુધીયુરેનિયમ પોતે. બેકરેલ તેને રસ ધરાવતા ફોસ્ફોર્સ પર પાછો ફર્યો. સાચું, તેણે રેડિયોએક્ટિવિટી સંબંધિત બીજી મોટી શોધ કરી. એકવાર, જાહેર પ્રવચન માટે, બેકરેલની જરૂર હતી કિરણોત્સર્ગી પદાર્થ, તેણે ક્યુરીઝમાંથી તે લીધું અને ટેસ્ટ ટ્યુબ તેના વેસ્ટ ખિસ્સામાં મૂકી. પ્રવચન આપ્યા પછી, તેણે માલિકોને કિરણોત્સર્ગી દવા પાછી આપી, અને બીજા દિવસે તેણે તેના વેસ્ટ પોકેટ હેઠળ તેના શરીર પર ટેસ્ટ ટ્યુબના આકારમાં ત્વચાની લાલાશ શોધી કાઢી. બેકરેલએ પિયર ક્યુરીને આ વિશે કહ્યું, અને તેણે પોતાની જાત પર પ્રયોગ કર્યો: તેણે દસ કલાક સુધી તેના હાથ પર બાંધેલી રેડિયમની ટેસ્ટ ટ્યુબ પહેરી. થોડા દિવસો પછી તેણે લાલાશ પણ વિકસાવી, જે પછી ગંભીર અલ્સરમાં ફેરવાઈ ગઈ, જેમાંથી તે બે મહિના સુધી પીડાતો હતો. આ પહેલીવાર ખોલવામાં આવ્યું હતું જૈવિક અસરરેડિયોએક્ટિવિટી

પરંતુ આ પછી પણ, ક્યુરીઓએ બહાદુરીપૂર્વક તેમનું કામ કર્યું. તે કહેવું પૂરતું છે કે મેરી ક્યુરીનું મૃત્યુ રેડિયેશન સિકનેસથી થયું હતું (જો કે, તે 66 વર્ષની વયે જીવી હતી).

1955 માં તેમની તપાસ કરવામાં આવી નોટબુકમેરી ક્યુરી. તેઓ હજુ પણ ફેલાવે છે, આભાર કિરણોત્સર્ગી દૂષણતેમને ભરતી વખતે દાખલ કરેલ. એક શીટમાં પિયર ક્યુરીની રેડિયોએક્ટિવ ફિંગરપ્રિન્ટ છે.

કિરણોત્સર્ગી સડોનો કાયદો

કિરણોત્સર્ગી સડોનો કાયદો- ફ્રેડરિક સોડી અને અર્નેસ્ટ રધરફોર્ડ દ્વારા પ્રાયોગિક રીતે શોધાયેલ અને 1903 માં ઘડવામાં આવેલ કાયદો. આધુનિક શબ્દરચનાકાયદો:

જેનો અર્થ એ છે કે મનસ્વી પદાર્થમાં સમય અંતરાલમાં ક્ષયની સંખ્યા એ નમૂનામાં હાજર આપેલ પ્રકારના કિરણોત્સર્ગી અણુઓની સંખ્યા N સાથે પ્રમાણસર છે.

આમાં ગાણિતિક અભિવ્યક્તિλ એ ક્ષીણ સ્થિરાંક છે, જે એકમ સમય દીઠ કિરણોત્સર્ગી સડોની સંભાવના દર્શાવે છે અને તેનું પરિમાણ s−1 છે. માઈનસ ચિહ્ન સમય જતાં કિરણોત્સર્ગી ન્યુક્લીની સંખ્યામાં ઘટાડો દર્શાવે છે. કાયદો એકબીજાથી અને સમયથી કિરણોત્સર્ગી ન્યુક્લિયસના ક્ષયની સ્વતંત્રતા વ્યક્ત કરે છે: સમયના દરેક અનુગામી એકમમાં આપેલ ન્યુક્લિયસના ક્ષયની સંભાવના પ્રયોગની શરૂઆતથી પસાર થયેલા સમય પર આધારિત નથી અને નમૂનામાં બાકી રહેલા ન્યુક્લીની સંખ્યા.

આ કાયદો રેડિયોએક્ટિવિટીનો મૂળભૂત કાયદો માનવામાં આવે છે, અને તેમાંથી ઘણા કાઢવામાં આવ્યા છે. મહત્વપૂર્ણ પરિણામો, જેમાંથી સડો લાક્ષણિકતાઓના ફોર્મ્યુલેશન છે - અણુનું સરેરાશ જીવનકાળ અને અર્ધ જીવન.

મોટાભાગના કિસ્સાઓમાં કિરણોત્સર્ગી ન્યુક્લિયસનો સડો સતત પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિઓ (તાપમાન, દબાણ, પદાર્થની રાસાયણિક રચના વગેરે) થી વ્યવહારીક રીતે સ્વતંત્ર છે. ઉદાહરણ તરીકે, થોડા કેલ્વિન્સ પર નક્કર ટ્રીટિયમ T2 એ ઓરડાના તાપમાને ટ્રીટિયમ ગેસના સમાન દરે અથવા હજારો કેલ્વિન્સ પર ક્ષીણ થાય છે; T2 પરમાણુમાં ટ્રીટીયમ ટ્રીટિયેટેડ વેલિનમાં સમાન દરે વિઘટિત થાય છે. પ્રયોગશાળાની પરિસ્થિતિઓમાં સતત સડોમાં નબળા ફેરફારો ફક્ત ઇલેક્ટ્રોન કેપ્ચર માટે જોવા મળ્યા હતા - પ્રયોગશાળામાં ઉપલબ્ધ તાપમાન અને દબાણ, તેમજ રાસાયણિક રચનામાં ફેરફાર, ન્યુક્લિયસની આસપાસના ઇલેક્ટ્રોન વાદળની ઘનતામાં થોડો ફેરફાર કરી શકે છે, જે તરફ દોરી જાય છે. ટકાના અપૂર્ણાંક દ્વારા સડો દરમાં ફેરફાર. જો કે, એકદમ કઠોર પરિસ્થિતિઓમાં (અણુનું ઉચ્ચ આયનીકરણ, ઉચ્ચ ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા, ન્યુટ્રિનોની ઉચ્ચ રાસાયણિક ક્ષમતા, મજબૂત ચુંબકીય ક્ષેત્ર), પ્રયોગશાળામાં પ્રાપ્ત કરવું મુશ્કેલ છે, પરંતુ સમજાયું, ઉદાહરણ તરીકે, તારાઓના કોરોમાં, અન્ય પ્રકારના સડો પણ તેમની સંભાવના બદલી શકે છે.

કિરણોત્સર્ગી સડોની સ્થિરતા વિવિધ કુદરતી અને કૃત્રિમ પદાર્થોની ઉંમરને તેમના ઘટક કિરણોત્સર્ગી મધ્યવર્તી કેન્દ્રના સડો અને સડો ઉત્પાદનોના સંચય દ્વારા માપવાનું શક્ય બનાવે છે. સંખ્યાબંધ પદ્ધતિઓ વિકસાવવામાં આવી છે રેડિયોઆઇસોટોપ ડેટિંગ, એકમોથી અબજો વર્ષ સુધીની શ્રેણીમાં વસ્તુઓની ઉંમર માપવા માટે પરવાનગી આપે છે; તેમાંથી, રેડિયોકાર્બન પદ્ધતિ, યુરેનિયમ-લીડ પદ્ધતિ, યુરેનિયમ-હિલિયમ પદ્ધતિ, પોટેશિયમ-આર્ગોન પદ્ધતિ, વગેરે સૌથી પ્રસિદ્ધ છે.

કિરણોત્સર્ગી સડો દરમિયાન ઉત્સર્જિત કણોના પ્રકાર

ઇ. રધરફોર્ડે પ્રાયોગિક રીતે સ્થાપિત કર્યું (1899) કે યુરેનિયમ ક્ષાર કિરણો બહાર કાઢે છે ત્રણ પ્રકાર, જે ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં અલગ રીતે વિચલિત થાય છે:

• પ્રથમ પ્રકારનાં કિરણો હકારાત્મક ચાર્જ કણોના પ્રવાહની જેમ જ વિચલિત થાય છે; તેઓને α-કિરણો કહેવાતા;
• બીજા પ્રકારનાં કિરણો સામાન્ય રીતે ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલા કણોના પ્રવાહની જેમ વિચલિત થાય છે, તેમને β-કિરણો કહેવામાં આવતા હતા (જોકે, ત્યાં પોઝિટ્રોન બીટા કિરણો છે જે વિરુદ્ધ દિશામાં વિચલિત થાય છે);
• ત્રીજા પ્રકારના કિરણો, જે ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા વિચલિત થતા નથી, તેને γ-રેડિયેશન કહેવામાં આવતું હતું.

જોકે સંશોધનમાં કિરણોત્સર્ગી સડો દરમિયાન ઉત્સર્જિત અન્ય પ્રકારના કણોની શોધ થઈ છે, તેમ છતાં સૂચિબદ્ધ નામો આજ સુધી જાળવી રાખવામાં આવ્યા છે કારણ કે અનુરૂપ પ્રકારના સડો સૌથી સામાન્ય છે.

જ્યારે ક્ષીણ થતા ન્યુક્લિયસ ઇલેક્ટ્રોન શેલ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, ત્યારે કણો ઉત્સર્જિત થઈ શકે છે ( એક્સ-રે ફોટોન, Auger ઇલેક્ટ્રોન, રૂપાંતર ઇલેક્ટ્રોન) ઇલેક્ટ્રોન શેલમાંથી. પ્રથમ બે પ્રકારના કિરણોત્સર્ગ ત્યારે ઉદ્ભવે છે જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન શેલમાં ખાલી જગ્યા દેખાય છે (ખાસ કરીને, ઇલેક્ટ્રોન કેપ્ચર દરમિયાન અને રૂપાંતર ઇલેક્ટ્રોનના ઉત્સર્જન સાથે આઇસોમેરિક સંક્રમણ દરમિયાન) અને આ ખાલી જગ્યાના અનુગામી કાસ્કેડ ભરવા. રૂપાંતર ઇલેક્ટ્રોન આંતરિક રૂપાંતરણ સાથે આઇસોમેરિક સંક્રમણ દરમિયાન ઉત્સર્જિત થાય છે, જ્યારે પરમાણુ સ્તરો વચ્ચેના સંક્રમણ દરમિયાન છોડવામાં આવતી ઊર્જા ગામા ક્વોન્ટમ દ્વારા દૂર કરવામાં આવતી નથી, પરંતુ શેલ ઇલેક્ટ્રોનમાંથી એકમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે.

સ્વયંસ્ફુરિત વિખંડન દરમિયાન, એક ન્યુક્લિયસ બે (ઓછી વખત ત્રણ) પ્રમાણમાં હળવા ન્યુક્લી - કહેવાતા વિભાજન ટુકડાઓ - અને કેટલાક ન્યુટ્રોનમાં ક્ષીણ થઈ જાય છે. ક્લસ્ટર સડો દરમિયાન (જે છે મધ્યવર્તી પ્રક્રિયાવિભાજન અને આલ્ફા સડો વચ્ચે, ભારે પિતૃ ન્યુક્લિયસ પ્રમાણમાં હળવા ન્યુક્લિયસ (14C, 16O, વગેરે) બહાર કાઢે છે.

પ્રોટોન (બે-પ્રોટોન) અને ન્યુટ્રોન સડો દરમિયાન, ન્યુક્લિયસ અનુક્રમે પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનનું ઉત્સર્જન કરે છે.

તમામ પ્રકારના બીટા સડોમાં (અનુમાનિત, પરંતુ હજુ સુધી ન્યુટ્રિનોલેસ શોધાયેલ નથી) ક્ષયમાં, ન્યુક્લિયસમાંથી ન્યુટ્રિનો અથવા એન્ટિન્યુટ્રિનો ઉત્સર્જિત થાય છે.

આલ્ફા સડો

આલ્ફા સડો એ સ્વયંસ્ફુરિત સડો છે અણુ બીજકપુત્રી ન્યુક્લિયસ અને α કણ (4He અણુનું બીજક) માં.

આલ્ફાનો સડો સામાન્ય રીતે A ≥ 140 માસ નંબર સાથે ભારે ન્યુક્લીમાં થાય છે (જોકે તેમાં થોડા અપવાદો છે). સંતૃપ્તિ ગુણધર્મને કારણે ભારે ન્યુક્લીની અંદર પરમાણુ દળોઅલગ α-કણો રચાય છે, જેમાં બે પ્રોટોન અને બે ન્યુટ્રોન હોય છે. પરિણામી α કણ આધીન છે વધુ ક્રિયાવ્યક્તિગત પ્રોટોન કરતાં પરમાણુ પ્રોટોનમાંથી કુલોમ્બ પ્રતિકૂળ દળો. તે જ સમયે, α-કણ અન્ય ન્યુક્લિયન્સ કરતા ન્યુક્લિયસના ન્યુક્લિઅન્સ પ્રત્યે ઓછા પરમાણુ આકર્ષણનો અનુભવ કરે છે. ન્યુક્લિયસની સીમા પર પરિણામી આલ્ફા કણ સંભવિત અવરોધથી અંદરની તરફ પ્રતિબિંબિત થાય છે, પરંતુ થોડી સંભાવના સાથે તે તેને દૂર કરી શકે છે (ટનલ અસર જુઓ) અને બહાર ઉડી શકે છે. જેમ જેમ આલ્ફા કણની ઉર્જા ઘટતી જાય છે તેમ, સંભવિત અવરોધની અભેદ્યતા ખૂબ જ ઝડપથી ઘટતી જાય છે (ઘાતી રીતે), તેથી ઓછી ઉપલબ્ધ આલ્ફા સડો ઊર્જા સાથે ન્યુક્લીનું જીવનકાળ, અન્ય પરિસ્થિતિઓમાં, સમાન શરતોવધુ

α સડો માટે સોડીના વિસ્થાપન નિયમ:

ઉદાહરણ (યુરેનિયમ-238 થી થોરિયમ-234 નો આલ્ફા સડો):

α-સડોના પરિણામે, અણુ 2 કોષો દ્વારા સામયિક કોષ્ટકની શરૂઆતમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે (એટલે ​​​​કે, ન્યુક્લિયસ Z નો ચાર્જ 2 દ્વારા ઘટે છે), પુત્રી ન્યુક્લિયસની સમૂહ સંખ્યા 4 દ્વારા ઘટે છે.

બેટા સડો

બેટા માઈનસ સડો

બેકરેલ એ સાબિત કર્યું કે β-કિરણો ઇલેક્ટ્રોનનો પ્રવાહ છે. બીટા સડો એ નબળા ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનું અભિવ્યક્તિ છે.

બીટા સડો (વધુ સ્પષ્ટ રીતે, બીટા માઇનસ સડો, β− સડો) એ કિરણોત્સર્ગી સડો છે જે ન્યુક્લિયસમાંથી ઇલેક્ટ્રોન અને ઇલેક્ટ્રોન એન્ટિન્યુટ્રિનોના ઉત્સર્જન સાથે છે.

બીટા માઈનસ સડોનો ફેનમેન ડાયાગ્રામ: ન્યુક્લિયસમાંના એક ન્યુટ્રોનમાંનો ડી ક્વાર્ક u ક્વાર્ક બની જાય છે, વર્ચ્યુઅલ ડબલ્યુ બોસોનનું ઉત્સર્જન કરે છે, જે ઈલેક્ટ્રોન અને ઈલેક્ટ્રોન એન્ટિન્યુટ્રિનોમાં ક્ષીણ થઈ જાય છે.

બીટા સડો એ ઇન્ટ્રાન્યુક્લિયોન પ્રક્રિયા છે. બીટા-માઈનસ સડો ન્યુક્લિયસના ન્યુટ્રોનમાંના એક ડી-ક્વાર્કના યુ-ક્વાર્કમાં રૂપાંતર થવાને કારણે થાય છે; આ કિસ્સામાં, ન્યુટ્રોન ઇલેક્ટ્રોન અને એન્ટિન્યુટ્રિનોના ઉત્સર્જન સાથે પ્રોટોનમાં પરિવર્તિત થાય છે:

મુક્ત ન્યુટ્રોન પણ β− ક્ષયમાંથી પસાર થાય છે, પ્રોટોન, ઇલેક્ટ્રોન અને એન્ટિન્યુટ્રિનોમાં ફેરવાય છે (જુઓ ન્યુટ્રોન બીટા સડો).

β− સડો માટે સોડી વિસ્થાપન નિયમ:

ઉદાહરણ (ટ્રિટિયમથી હિલીયમ-3નો બીટા સડો):

β− સડો પછી, તત્વ સામયિક કોષ્ટકના અંતમાં 1 કોષ દ્વારા સ્થળાંતર થાય છે (ન્યુક્લિયસનો ચાર્જ એકથી વધે છે), જ્યારે ન્યુક્લિયસની સમૂહ સંખ્યા બદલાતી નથી.

પોઝિટ્રોન સડો અને ઇલેક્ટ્રોન કેપ્ચર

બીટા સડોના અન્ય પ્રકારો પણ છે. પોઝિટ્રોન સડો (બીટા-પ્લસ સડો) માં, ન્યુક્લિયસ પોઝિટ્રોન અને ઇલેક્ટ્રોન ન્યુટ્રિનોનું ઉત્સર્જન કરે છે. β+ સડો દરમિયાન, ન્યુક્લિયસનો ચાર્જ એક દ્વારા ઘટે છે (ન્યુક્લિયસ એક કોષને સામયિક કોષ્ટકની શરૂઆતમાં ખસેડે છે), એટલે કે, ન્યુક્લિયસના પ્રોટોનમાંથી એક ન્યુટ્રોનમાં ફેરવાય છે, પોઝિટ્રોન અને ન્યુટ્રિનો ઉત્સર્જન કરે છે ( ક્વાર્ક સ્તરે, આ પ્રક્રિયાને ન્યુક્લિયસના એક પ્રોટોનમાંના એક યુ-ક્વાર્કનું ડી-ક્વાર્કમાં રૂપાંતર તરીકે વર્ણવી શકાય છે તે નોંધવું જોઈએ કે મુક્ત પ્રોટોન ન્યુટ્રોનમાં ક્ષીણ થઈ શકતું નથી, આ છે ઊર્જાના સંરક્ષણના કાયદા દ્વારા પ્રતિબંધિત છે, કારણ કે ન્યુટ્રોન પ્રોટોન કરતા ભારે હોય છે, જો કે, માતાપિતા અને પુત્રી વચ્ચેનો સમૂહ તફાવત સકારાત્મક હોય તો ન્યુક્લિયસમાં આવી પ્રક્રિયા શક્ય છે). પોઝિટ્રોન સડો હંમેશા સ્પર્ધાત્મક પ્રક્રિયા સાથે હોય છે - ઇલેક્ટ્રોન કેપ્ચર; આ પ્રક્રિયામાં, ન્યુક્લિયસ પરમાણુ શેલમાંથી ઇલેક્ટ્રોન મેળવે છે અને ન્યુટ્રિનોનું ઉત્સર્જન કરે છે, જ્યારે ન્યુક્લિયસનો ચાર્જ પણ એકથી ઘટે છે. જો કે, તેનાથી વિપરીત સાચું નથી: ઇલેક્ટ્રોન કેપ્ચર (ε-કેપ્ચર) નો અનુભવ કરતા ઘણા ન્યુક્લાઇડ્સ માટે, પોઝિટ્રોન સડો ઊર્જાના સંરક્ષણના કાયદા દ્વારા પ્રતિબંધિત છે. ε-કેપ્ચર દરમિયાન અણુના કયા ઇલેક્ટ્રોન શેલ (K, L, M, ...) ઇલેક્ટ્રોનને પકડવામાં આવે છે તેના આધારે, પ્રક્રિયાને K-કેપ્ચર, L-કેપ્ચર, M-કેપ્ચર, ... તરીકે નિયુક્ત કરવામાં આવે છે. ; તે બધા, યોગ્ય શેલ અને પર્યાપ્ત સડો ઊર્જાની હાજરીમાં, સામાન્ય રીતે સ્પર્ધા કરે છે, પરંતુ K-કેપ્ચર મોટે ભાગે છે, કારણ કે ન્યુક્લિયસની નજીકના K-શેલમાં ઇલેક્ટ્રોનની સાંદ્રતા વધુ દૂરના શેલો કરતાં વધુ છે. ઇલેક્ટ્રોનને પકડ્યા પછી, ઇલેક્ટ્રોન શેલમાં પરિણામી ખાલી જગ્યા ઉચ્ચ શેલમાંથી ઇલેક્ટ્રોનના સંક્રમણ દ્વારા ભરવામાં આવે છે, આ પ્રક્રિયા કાસ્કેડ થઈ શકે છે (સંક્રમણ પછી, ખાલી જગ્યા અદૃશ્ય થતી નથી, પરંતુ ઉચ્ચ શેલમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે; ), અને અલગ ઊર્જા સ્પેક્ટ્રમમાંથી એક્સ-રે ફોટોન અને/અથવા ઓગર ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા ઊર્જા દૂર કરવામાં આવે છે.

β+ સડો અને ઇલેક્ટ્રોન કેપ્ચર માટે સોડીના વિસ્થાપન નિયમ:

ઉદાહરણ (ε-બેરિલિયમ-7 નું લિથિયમ-7 માં કેપ્ચર):

પોઝિટ્રોન સડો અને ε-કેપ્ચર પછી, તત્વ સામયિક કોષ્ટકની શરૂઆતમાં 1 કોષ દ્વારા સ્થળાંતર થાય છે (ન્યુક્લિયસનો ચાર્જ એકથી ઘટે છે), જ્યારે ન્યુક્લિયસની સમૂહ સંખ્યા બદલાતી નથી.

ડબલ બીટા સડો

બધામાં દુર્લભ જાણીતા પ્રકારોકિરણોત્સર્ગી સડો એ ડબલ બીટા સડો છે, તે આજની તારીખે માત્ર અગિયાર ન્યુક્લાઇડ્સ માટે શોધાયેલ છે, અને તેમાંથી કોઈપણનું અર્ધ જીવન 1019 વર્ષથી વધુ છે. ન્યુક્લાઇડના આધારે ડબલ બીટા સડો થઈ શકે છે:

• પરમાણુ ચાર્જમાં 2 ના વધારા સાથે (આ કિસ્સામાં, બે ઇલેક્ટ્રોન અને બે એન્ટિન્યુટ્રિનો ઉત્સર્જિત થાય છે, 2β− સડો)
• પરમાણુ ચાર્જમાં 2 ના ઘટાડા સાથે, જ્યારે બે ન્યુટ્રિનો ઉત્સર્જિત થાય છે અને
  • બે પોઝીટ્રોન (બે પોઝીટ્રોન સડો, 2β+ સડો)
  • એક પોઝિટ્રોનનું ઉત્સર્જન શેલમાંથી ઇલેક્ટ્રોનને પકડવાની સાથે છે (ઇલેક્ટ્રોન-પોઝિટ્રોન રૂપાંતર, અથવા εβ+ સડો)
  • બે ઇલેક્ટ્રોન કેપ્ચર કરવામાં આવે છે (ડબલ ઇલેક્ટ્રોન કેપ્ચર, 2ε કેપ્ચર).

ન્યુટ્રિનોલેસ ડબલ બીટા સડોની આગાહી કરવામાં આવી છે, પરંતુ હજુ સુધી શોધાઈ નથી.

બીટા સડોના સામાન્ય ગુણધર્મો

તમામ પ્રકારના બીટા સડો ન્યુક્લિયસની સામૂહિક સંખ્યાને સાચવે છે, કારણ કે કોઈપણ બીટા સડોમાં ન્યુક્લિયસમાં ન્યુક્લિયન્સની કુલ સંખ્યા બદલાતી નથી, માત્ર એક કે બે ન્યુટ્રોન પ્રોટોનમાં ફેરવાય છે (અથવા તેનાથી વિપરીત).

ગામા સડો (આઇસોમેરિક સંક્રમણ)

લગભગ તમામ ન્યુક્લીઓમાં, ગ્રાઉન્ડ ક્વોન્ટમ સ્ટેટ ઉપરાંત, ઉચ્ચ ઊર્જા સાથે ઉત્તેજિત અવસ્થાઓનો એક અલગ સમૂહ હોય છે (અપવાદો 1H, 2H, 3H અને 3He ન્યુક્લી છે). ઉત્તેજિત અવસ્થાઓ પરમાણુ પ્રતિક્રિયાઓ અથવા અન્ય મધ્યવર્તી કેન્દ્રોના કિરણોત્સર્ગી સડો દરમિયાન રચાય છે. મોટા ભાગના ઉત્તેજિત રાજ્યોમાં જીવનકાળ ખૂબ જ ટૂંકો હોય છે (નેનોસેકન્ડ કરતાં ઓછો). જો કે, ત્યાં એકદમ લાંબા ગાળાની અવસ્થાઓ પણ છે (જેનું જીવનકાળ માઇક્રોસેકન્ડ, દિવસો અથવા વર્ષોમાં માપવામાં આવે છે), જેને આઇસોમેરિક કહેવામાં આવે છે, જો કે તેમની અને અલ્પજીવી અવસ્થાઓ વચ્ચેની સીમા ખૂબ જ મનસ્વી છે. ન્યુક્લીની આઇસોમેરિક અવસ્થાઓ, નિયમ પ્રમાણે, જમીનની અવસ્થામાં ક્ષીણ થાય છે (કેટલીકવાર મધ્યવર્તી અવસ્થાઓ દ્વારા). આ કિસ્સામાં, એક અથવા વધુ ગામા ક્વોન્ટા ઉત્સર્જિત થાય છે; ન્યુક્લિયસની ઉત્તેજના પણ અણુ શેલમાંથી રૂપાંતર ઇલેક્ટ્રોનના ઉત્સર્જન દ્વારા દૂર કરી શકાય છે. સામાન્ય બીટા અને આલ્ફા ક્ષય દ્વારા પણ આઇસોમેરિક અવસ્થાઓ ક્ષીણ થઈ શકે છે.

ખાસ પ્રકારની રેડિયોએક્ટિવિટી

• સ્વયંસ્ફુરિત વિભાજન
• ક્લસ્ટર રેડિયોએક્ટિવિટી
• પ્રોટોન સડો
• બે-પ્રોટોન રેડિયોએક્ટિવિટી
• ન્યુટ્રોન રેડિયોએક્ટિવિટી

પણ જુઓ

• રેડિયોએક્ટિવિટી માપવાના એકમો
• બનાના સમકક્ષ

નોંધો

1. ભૌતિક જ્ઞાનકોશ/ ચ. સંપાદન એ.એમ. પ્રોખોરોવ. - એમ.: સોવિયેત એનસાયક્લોપીડિયા, 1994. - ટી. 4. પોઇન્ટિંગ - રોબર્ટસન - સ્ટ્રીમર્સ. - પૃષ્ઠ 210. - 704 પૃષ્ઠ. - 40,000 નકલો. - ISBN 5-85270-087-8.
2. મનોલોવ કે., ટ્યુટ્યુનનિક વી. અણુનું જીવનચરિત્ર. અણુ - કેમ્બ્રિજથી હિરોશિમા સુધી. - ફરીથી ડિઝાઇન કરેલ લેન બલ્ગેરિયનમાંથી.. - એમ.: મીર, 1984. - પૃષ્ઠ 20-21. - 246 પૃ.
3. એ.એન. ક્લિમોવ. ન્યુક્લિયર ફિઝિક્સ અને ન્યુક્લિયર રિએક્ટર. - મોસ્કો: Energoatomizdat, 1985. - પૃષ્ઠ 352.
4. બાર્ટોલોમી જી.જી., બાયબાકોવ વી.ડી., અલ્ખુટોવ એમ.એસ., બેટ જી.એ. સિદ્ધાંતની મૂળભૂત બાબતો અને પરમાણુ પાવર રિએક્ટરની ગણતરીની પદ્ધતિઓ. - મોસ્કો: Energoatomizdat, 1982.
5. આઇ.આર. કેમેરોન, ન્યૂ બ્રુન્સવિક યુનિવર્સિટી. ન્યુક્લિયર ફિશન રિએક્ટર. - કેનેડા, ન્યૂ બ્રુન્સવિક: પ્લેનમ પ્રેસ, 1982.
6. I. કેમેરોન. ન્યુક્લિયર રિએક્ટર. - મોસ્કો: Energoatomizdat, 1987. - પૃષ્ઠ 320.

સાહિત્ય

• શિવુખિન ડી.વી. સામાન્ય અભ્યાસક્રમભૌતિકશાસ્ત્ર - 3જી આવૃત્તિ, સ્ટીરિયોટાઇપિકલ. - એમ.: ફિઝમેટલીટ, 2002. - ટી. વી. એટોમિક અને પરમાણુ ભૌતિકશાસ્ત્ર. - 784 પૃ. - ISBN 5-9221-0230-3.

ઓટ્ટોમનનો કિરણોત્સર્ગી સડો, રોમનનો કિરણોત્સર્ગી સડો, યુએસએસઆરનો કિરણોત્સર્ગી સડો, યુગોસ્લાવિયાનો કિરણોત્સર્ગી સડો

ન્યુક્લાઇડ કિરણોત્સર્ગી સડોના સંદર્ભમાં સ્થિર છે જો તેનું દળ અપેક્ષિત સડો દરમિયાન રચાયેલા તમામ ઉત્પાદનોના સમૂહના સરવાળા કરતા ઓછું હોય. તેથી, કિરણોત્સર્ગી સડો ત્યારે જ શક્ય છે જો પરિણામી ઉત્પાદનોના સમૂહનો સરવાળો મૂળ ન્યુક્લાઇડના સમૂહ કરતા ઓછો હોય. કિરણોત્સર્ગી સડોવી સામાન્ય દૃશ્યનીચે પ્રમાણે રજૂ કરી શકાય છે:

A (મધર ન્યુક્લાઇડ) = B (પુત્રી ન્યુક્લાઇડ) + X (ઉત્સર્જિત કણો) + Q (ઊર્જા)

ઊર્જા દ્વારા અમારો અર્થ ઉત્સર્જિત કણો અને જી-ક્વોન્ટાની ગતિ ઊર્જા છે. કિરણોત્સર્ગી સડો દરમિયાન બહાર પડતી કુલ ઊર્જા Q પ્રારંભિક ન્યુક્લાઇડના સમૂહ અને જમીનની સ્થિતિમાં સડો પછી બનેલા ઉત્પાદનોના તફાવત દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:

Q=dmc 2 =(mA-mB-mX)c 2.

કિરણોત્સર્ગી સડોના તમામ કિસ્સાઓમાં, સમૂહ અને ચાર્જના સંરક્ષણના નિયમોનું અવલોકન કરવામાં આવે છે.

ઉત્સર્જિત કણોના પ્રકારને આધારે, નીચેના પ્રકારના કિરણોત્સર્ગી સડોને અલગ પાડવામાં આવે છે:

1) એ-સડો;

2) b-સડો, જે b- સડો, b+ સડો અને ઇલેક્ટ્રોન કેપ્ચર (EC) માં વિભાજિત થયેલ છે;

3) 7-ક્વોન્ટા, કન્વર્ઝન ઇલેક્ટ્રોન અને ઓજર ઇલેક્ટ્રોનનું ઉત્સર્જન;

4) સ્વયંસ્ફુરિત વિભાજન.

આલ્ફા સડો.(ભારે) તત્વોના ઘણા આઇસોટોપ્સના મધ્યવર્તી કેન્દ્ર - યુરેનિયમ, રેડિયમ, થોરિયમ, વગેરે આલ્ફા ક્ષયને આધિન છે α-કિરણોત્સર્ગીના દળ (અને તેથી બાકીની ઊર્જા) એ હકીકતને કારણે છે. ન્યુક્લિયસ માસ (કુલ બાકીની ઊર્જા) α-કણના સરવાળા કરતા વધારે છે અને α-સડો પછી પુત્રી બીજક બનાવે છે. મૂળ (માતા) ન્યુક્લિયસની વધારાની ઉર્જા α કણ અને પુત્રી ન્યુક્લિયસની ગતિ ઊર્જાના સ્વરૂપમાં મુક્ત થાય છે. મોટાભાગના α-કિરણોત્સર્ગી ન્યુક્લી માટે α-કણોની ગતિ ઊર્જા 4-9 MeV ની નાની શ્રેણીમાં હોય છે. અર્ધ-જીવન, તેનાથી વિપરીત, મોટા પ્રમાણમાં બદલાય છે: 10-7 સેકન્ડથી 2∙1017 વર્ષ.

બેટા સડો.β-સડોની પ્રક્રિયા દરમિયાન, ઇલેક્ટ્રોન (ઇલેક્ટ્રોનિક β-સડો) અથવા પોઝિટ્રોન (પોઝિટ્રોન β-સડો) કિરણોત્સર્ગી ન્યુક્લિયસમાંથી સ્વયંભૂ ઉત્સર્જિત થાય છે, જે β-સડોની ખૂબ જ ક્ષણે દેખાય છે (તેઓ ન્યુક્લિયસમાં નથી. ). ત્રીજો પ્રકારનો β-સડો એ તેના પરમાણુના ઇલેક્ટ્રોન શેલમાંથી ન્યુક્લિયસ દ્વારા ઇલેક્ટ્રોનનું કેપ્ચર (ઇ-કેપ્ચર) છે. બધામાં ત્રણ કેસβ-સડો ન્યુટ્રિનો અથવા એન્ટિન્યુટ્રિનોના ઉત્સર્જન સાથે છે. β-સડોના પરિણામે, પરમાણુ ચાર્જ વધે છે, β+-સડો અને ઈ-કેપ્ચર એકથી ઘટે છે. ન્યુક્લિયસની સમૂહ સંખ્યા યથાવત રહે છે.

ઇલેક્ટ્રોન સડોન્યુટ્રોનના વધારા સાથે ન્યુક્લીનું પરીક્ષણ કરો. લગભગ તમામ કૃત્રિમ અને કેટલાક કુદરતી કિરણોત્સર્ગી તત્વો (C12, K40, વગેરે) આ પ્રકારના સડો માટે સંવેદનશીલ હોય છે.

ઇલેક્ટ્રોનિક સડો દરમિયાન, નવી રચાયેલી પુત્રી ન્યુક્લિયસ મૂળ તત્વની સમૂહ સંખ્યાને જાળવી રાખે છે, અને પ્રોટોનમાં ન્યુટ્રોન રૂપાંતરિત થવાના પરિણામે નવા ન્યુક્લિયસનો સકારાત્મક ચાર્જ તેના ચાર્જ કરતા એક એકમ વધારે છે. મૂળ તત્વનું ન્યુક્લિયસ.

ઇલેક્ટ્રોનિક સડો દરમિયાન, પિતૃ અને પુત્રી રેડિઓન્યુક્લાઇડ્સ આઇસોબાર્સ છે, કારણ કે પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનનો સરવાળો બદલાતો નથી.

પોઝિટ્રોન સડોપ્રોટોનના વધારા સાથે ન્યુક્લીનું પરીક્ષણ કરો. માત્ર કેટલાક કૃત્રિમ કિરણોત્સર્ગી આઇસોટોપ્સ આ પ્રકારના સડો માટે સંવેદનશીલ હોય છે, ઉદાહરણ તરીકે 6C11, જેના ન્યુક્લિયસમાં 5 ન્યુટ્રોન સાથે 6 પ્રોટોન હોય છે. કુદરતી કિરણોત્સર્ગી આઇસોટોપ્સમાં પોઝિટ્રોનનો સડો જોવા મળતો નથી.

ઇલેક્ટ્રોનિક કેપ્ચર.કિરણોત્સર્ગી આઇસોટોપ્સ ઇલેક્ટ્રોન કેપ્ચર દ્વારા વધારાના પ્રોટોનથી છુટકારો મેળવે છે, જે ત્યારે થાય છે જ્યારે પોઝિટ્રોન સડો માટે ન્યુક્લિયસમાં પૂરતી ઊર્જા ન હોય. આવા ન્યુક્લિયસ સામાન્ય રીતે નજીકના સ્તર (કે-લેયર, ક્યારેક એલ-લેયર) માંથી ઇલેક્ટ્રોન (ઇ-કેપ્ચર) મેળવે છે અને "વધારાની" પ્રોટોન, આ ઇલેક્ટ્રોન સાથે જોડાઈને, ન્યુટ્રિનો ઉત્સર્જન કરીને, ન્યુટ્રોનમાં ફેરવાય છે. તેથી, ઇ-કેપ્ચર એ ઇલેક્ટ્રોનિક સડોની સીધી વિરુદ્ધ પ્રક્રિયા છે. IN આ કિસ્સામાંપુત્રી તત્વ, જેમ કે પોઝિટ્રોન સડો દરમિયાન, સામયિક કોષ્ટકમાં મૂળ એકની ડાબી બાજુએ એક કોષ દ્વારા સ્થાનાંતરિત થાય છે. ઈલેક્ટ્રોન એલ-લેયરમાંથી કે-લેયરની ખાલી જગ્યા પર, એમ-લેયરમાંથી છેલ્લા સ્થાને, વગેરે પર કૂદકો મારે છે. દરેક જમ્પ ઊર્જાના પ્રકાશન સાથે સંકળાયેલ છે, જે એક્સ-રે ક્વોન્ટા સાથે ઉત્સર્જિત થાય છે.

ગામા કિરણોγ-ક્વોન્ટાના પ્રવાહનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, એટલે કે. ઉત્તેજિત અણુ ન્યુક્લી દ્વારા ઉત્સર્જિત ટૂંકા-તરંગ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન.

γ-કિરણોત્સર્ગની પ્રક્રિયા દરમિયાન, ન્યુક્લિયસ સ્વયંભૂ રીતે ઉત્તેજિત સ્થિતિમાંથી ઓછી ઉત્તેજિત અથવા ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટમાં પસાર થાય છે. આ કિસ્સામાં, વધારાની ઊર્જા શોર્ટ-વેવ ક્વોન્ટમના સ્વરૂપમાં મુક્ત થાય છે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન- γ-ક્વોન્ટા. γ ક્વોન્ટામાં કોઈ ચાર્જ નથી અને તેથી તે ઇલેક્ટ્રિક અથવા ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા વિચલિત થતા નથી. તેઓ સ્ત્રોતમાંથી તમામ દિશામાં સીધા અને સમાનરૂપે ફેલાય છે.

મોટા ભાગના કિસ્સાઓમાં, γ સ્ત્રોતો વિવિધ ઊર્જાના γ ક્વોન્ટા બહાર કાઢે છે, એટલે કે. તેઓ મોનોએનર્જેટિક છે. ઉત્તેજિત સ્થિતિમાં ન્યુક્લાઇડ્સ ક્ષીણ થઈ શકે છે, ન્યુટ્રોન અથવા પ્રોટોનનું ઉત્સર્જન કરી શકે છે.

રેડિયોન્યુક્લાઇડ્સ સ્વયંસ્ફુરિત ક્ષયમાંથી પસાર થાય છે અને ચોક્કસ પ્રકારના રેડિયેશન અને દરેક અણુ માટે સખત રીતે વ્યાખ્યાયિત ઊર્જાના સ્ત્રોત બની જાય છે. કિરણોત્સર્ગી સડોના મુખ્ય પ્રકારો અને તેના અનુરૂપ પ્રકારના કિરણોત્સર્ગ છે.

1) આલ્ફા (a) કિરણોત્સર્ગ એ હિલીયમ અણુઓ (બે પ્રોટોન + બે ન્યુટ્રોન) ના ન્યુક્લીનો પ્રવાહ છે. તે આલ્ફા સડોના પરિણામે થાય છે, જે ઉચ્ચ અણુ નંબર સાથે કિરણોત્સર્ગી આઇસોટોપ્સની લાક્ષણિકતા છે. એ-પાર્ટીકલનું ઉત્સર્જન નવા રાસાયણિક તત્વની રચના તરફ દોરી જાય છે, જેમાં પરમાણુ ચાર્જ બે એકમ ઓછો હોય છે અને સમૂહ સંખ્યા ચાર એકમ ઓછી હોય છે.

2) બીટા (b) કિરણોત્સર્ગ એ ઇલેક્ટ્રોન અથવા પોઝીટ્રોનનો પ્રવાહ છે. તે અણુ ન્યુક્લિયસના બીટા સડોના પરિણામે ઉદભવે છે. જો ન્યુક્લિયસમાં ન્યુટ્રોનની વધુ માત્રા હોય, તો તેમાંથી એક પ્રોટોન બનાવવા માટે ક્ષીણ થઈ જાય છે, જે ન્યુક્લિયસમાં રહે છે, એક ઇલેક્ટ્રોન, જે બીટા રેડિયેશનના રૂપમાં ઉત્સર્જિત થાય છે, અને એન્ટિન્યુટ્રિનો, જેમાં ન તો દળ હોય છે અને ન તો ચાર્જ હોય ​​છે. , પરંતુ ન્યુક્લિયસમાંથી કેટલીક ઊર્જા દૂર કરે છે. એન્ટિન્યુટ્રિનોને શોધવાનું ખૂબ મુશ્કેલ છે કારણ કે તેઓ વ્યવહારીક રીતે પદાર્થ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા નથી.

પોઝિટ્રોન- પ્રોટોનના વધારા સાથે ન્યુક્લિયસના સડો દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોનનું એન્ટિપાર્ટિકલ રચાય છે. આ પ્રકારનો સડો બી-સડો કરતા ઘણો ઓછો સામાન્ય છે.

3) ગામા (જી) રેડિયેશન એ ફોટોનનો પ્રવાહ અથવા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનનો ક્વોન્ટા છે. જો ન્યુક્લિયસમાં વધારાની ઊર્જા હોય, ઉદાહરણ તરીકે, a- અથવા b-સડો પછી, ન્યુક્લિયસનું ઉત્તેજિત સ્થિતિમાંથી સ્થિર સ્થિતિમાં સંક્રમણ ગામા-આઇસોમેરિક સંક્રમણ દ્વારા થઈ શકે છે, એટલે કે. ગામા કિરણોના ઉત્સર્જન સાથે. આ કિસ્સામાં, તત્વની અણુ સંખ્યા અને આઇસોટોપની સમૂહ સંખ્યા સમાન રહે છે, માત્ર ઊર્જા સ્થિતિકર્નલો

ખ્યાલ સાથે " ionizing રેડિયેશન"રેડિયેશન" શબ્દનો ઉપયોગ થાય છે. આ ખ્યાલોનો સમાન અર્થ છે અને સમાનાર્થી છે.

પરમાણુના ન્યુક્લિયસના કિરણોત્સર્ગી સડો દરમિયાન મુક્ત થતી કિરણોત્સર્ગ ઊર્જા અણુઓના ભ્રમણકક્ષાના ઇલેક્ટ્રોન વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા થતી સામાન્ય રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓની ઊર્જા કરતાં અસંતુલિત રીતે વધારે છે. પરમાણુ પરિવર્તન ઊર્જા માટે માપનનું એકમ ઇલેક્ટ્રોન વોલ્ટ (eV) છે. 1 eV = 1.6×10-19 J.

11) એન્ટીઑકિસડન્ટો. રેડિઓન્યુક્લાઇડ્સના શરીરને સાફ કરવા માટેનો કાર્યક્રમ. સ્પર્ધાત્મક ખાદ્ય ઉત્પાદનો કે જે 137 Cs અને 90 Sr ના સંચયને અટકાવે છે.

એન્ટીઑકિસડન્ટો(એન્ટીઓક્સિડન્ટ્સ, પ્રિઝર્વેટિવ્સ) - ઓક્સિડેશન અવરોધકો, કુદરતી અથવા કૃત્રિમ પદાર્થો કે જે ઓક્સિડેશનને ધીમું કરી શકે છે.

એસ્કોર્બિક એસિડ (વિટામિન C), ટોકોફેરોલ (વિટામિન E), ß-કેરોટીન (પ્રોવિટામિન A) અને લાઇકોપીન (ટામેટાંમાં) સૌથી વધુ જાણીતા એન્ટીઑકિસડન્ટ છે. આમાં પોલિફીનોલ્સનો પણ સમાવેશ થાય છે: ફ્લેવિન અને ફ્લેવોનોઈડ્સ (ઘણી વખત શાકભાજીમાં જોવા મળે છે), ટેનીન (કોકો, કોફી, ચામાં), એન્થોકયાનિન (લાલ બેરીમાં).

લેક્ચર 5. કિરણોત્સર્ગી સડો. સામાન્ય પેટર્ન

5.1. રેડિયોએક્ટિવિટીની ઘટનાનો સાર.કિરણોત્સર્ગી સડોની ઘટનાની શોધ અને અભ્યાસ એ ન્યુક્લિયસની રચના અને પ્રાથમિક કણોના ગુણધર્મોને સમજવા તરફનું પ્રથમ પગલું હતું. ત્યારથી આ ક્ષેત્રમાં સંશોધન વધતી ગતિએ આગળ વધ્યું છે XIX ના અંતમાંસદી, અને હાલમાં ચાલુ છે.

1896 માં, હેનરી બેકરેલ યુરેનિયમ (92 U) ની કિરણોત્સર્ગીતા શોધે છે. થોડા સમય પછી જાણવા મળ્યું કે થોરિયમ સંયોજનો (90th) પણ કિરણોત્સર્ગી છે. 1898 માં, પિયર ક્યુરી અને મેરી સ્કોડોવસ્કા-ક્યુરી અલગ થઈ ગયા યુરેનિયમ ઓરરેડિયમ (88 Ra) અને પોલોનિયમ (84 Po), જેની કિરણોત્સર્ગી યુરેનિયમ અને થોરિયમની કિરણોત્સર્ગીતા કરતાં લાખો ગણી વધુ મજબૂત હોવાનું બહાર આવ્યું છે. જો કે, રધરફોર્ડ અને સોડીએ બતાવ્યું કે તત્ત્વોની કિરણોત્સર્ગીતા તેમના અન્ય રાસાયણિક તત્ત્વોમાં રૂપાંતર સાથે થાય છે તે પછી જ કિરણોત્સર્ગીતાની પ્રકૃતિ સ્પષ્ટ થઈ ગઈ હતી (આમ અણુઓની અપરિવર્તનક્ષમતાનું ખંડન કરવામાં આવ્યું હતું).

રેડિયોએક્ટિવિટીની ઘટનામાં એક અથવા વધુ કણોના ઉત્સર્જન સાથે ન્યુક્લિયસના સ્વયંસ્ફુરિત સડોનો સમાવેશ થાય છે. સડોના પરિણામે, ન્યુક્લિયસ તેના ચાર્જને બદલી શકે છે ઝેડ, અને સમૂહ સંખ્યા એ. સ્વયંસ્ફુરિત ક્ષયમાંથી પસાર થતા ન્યુક્લી કહેવાય છે કિરણોત્સર્ગી, અને અનુભવી રહ્યા નથી - સ્થિર. જો કે, આવા વિભાજન મોટાભાગે મનસ્વી હોય છે, અને વ્યવહારમાં તે ન્યુક્લિયસને કિરણોત્સર્ગી માનવામાં આવે છે જેનો સડો વર્તમાન દ્વારા શોધી શકાય છે. આ ક્ષણેભૌતિક પદ્ધતિઓ દ્વારા.

રેડિઓન્યુક્લાઇડ્સની આજીવન શ્રેણી મનસ્વી રીતે મોટાથી નોંધપાત્ર રીતે ઓળંગી જવા સુધીના સમય અંતરાલોને આવરી લે છે પરમાણુ સમય τ આઇ= 10 –22 સેકન્ડ. એવું માનવામાં આવે છે કે કિરણોત્સર્ગી સડોને કારણે ન્યુક્લિયસની રચનામાં ફેરફાર તેના જન્મ પછી 10-12 સેકંડ કરતાં પહેલાં ન થવો જોઈએ: આ સમય દરમિયાન (પરમાણુ સ્કેલ પર ખૂબ મોટી) તમામ ઇન્ટ્રાન્યુક્લિયર પ્રક્રિયાઓ થાય છે, અને ન્યુક્લિયસ સંપૂર્ણ રચના કરવાનો સમય છે. જો ન્યુક્લિયસનું સરેરાશ જીવનકાળ 10-12 સે કરતા ઓછું હોય, તો સડો હવે કિરણોત્સર્ગી માનવામાં આવતો નથી. આમ, પરમાણુ પ્રતિક્રિયાઓ દરમિયાન, ન્યુક્લિઅન્સના અલ્પજીવી સમૂહો રચાય છે, જે ખૂબ જ ઉત્તેજિત થાય છે અને એટલી ઝડપથી ક્ષીણ થઈ જાય છે કે તેમને રચાયેલા અણુ ન્યુક્લી તરીકે ગણી શકાય નહીં.

કિરણોત્સર્ગી સડો તેની ઘટનાની ઝડપ, ઉત્સર્જિત કણોના પ્રકાર અને તેમની ઊર્જા, અને જ્યારે કેટલાક કણો ન્યુક્લિયસમાંથી છટકી જાય છે, ત્યારે કણોના ઉત્સર્જનની દિશાઓ વચ્ચેના સાપેક્ષ ખૂણા દ્વારા પણ વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. નીચેના મુખ્ય પ્રકારનાં કિરણોત્સર્ગી સડોને અલગ પાડવામાં આવે છે: 1) α- સડો; 2) β- સડો; 3) γ- સડો; 4) સ્વયંસ્ફુરિત વિભાજન. સડોના કેટલાક અન્ય પ્રકારો છે જે ભાગ્યે જ જોવા મળે છે.

α સડો દરમિયાન, ન્યુક્લિયસ એક α કણ ():

.

એક નવું ન્યુક્લિયસ રચાય છે, જેનો સમૂહ સંખ્યા મૂળ એક કરતા 4 એકમ ઓછી છે, અને ચાર્જ 2 એકમ છે, એટલે કે. Δ એ= –4, Δ ઝેડ= –2.

β-સડો દરમિયાન, ત્રણમાંથી એક વસ્તુ શક્ય છે નીચેની પ્રક્રિયાઓ:

a) ઇલેક્ટ્રોન અને એન્ટિન્યુટ્રિનોનું ઉત્સર્જન (β – - સડો)

;

b) પોઝિટ્રોન અને ન્યુટ્રિનોનું ઉત્સર્જન (β + - સડો)

;

c) ભ્રમણકક્ષાના ઇલેક્ટ્રોનનું કેપ્ચર અને ન્યુટ્રિનોનું ઉત્સર્જન ( ઇલેક્ટ્રોનિક કેપ્ચર)

.

આમ, β-સડો પ્રક્રિયાઓમાં Δ એ= 0, અને Δ ઝેડ= ±1 (“+” ચિહ્ન β – -decay, અને “–” ચિહ્ન β + -decay અને ઇલેક્ટ્રોન કેપ્ચરને અનુલક્ષે છે).

આઇસોમેરિક સંક્રમણ એ ઉચ્ચ ઉર્જા ફોટોનનું ઉત્સર્જન છે (γ- ક્વોન્ટમ):

આ કિસ્સામાં, ન્યુક્લિયસનો ચાર્જ અને માસ નંબર બદલાતો નથી, માત્ર તેની ઊર્જા સ્થિતિ બદલાય છે.

પરિણામ સ્વયંસ્ફુરિત વિભાજનતુલનાત્મક સમૂહના બે ટુકડાઓ અને કેટલાક (બે અથવા ત્રણ) ન્યુટ્રોનનું ઉત્સર્જન છે:

કિરણોત્સર્ગી સડો માટે જરૂરી (પરંતુ હંમેશા પર્યાપ્ત નથી) સ્થિતિ ઊર્જા લાભ છે: ક્ષીણ થઈ રહેલા સમૂહ ( માતૃત્વન્યુક્લિયસનું ) પરિણામી સમૂહના સરવાળા કરતાં વધુ હોવું જોઈએ પેટાકંપની) ન્યુક્લિયસ અને ઉત્સર્જિત કણો:

.

તે અનુસરે છે કે કિરણોત્સર્ગી સડો એ એક્ઝોથર્મિક પ્રક્રિયા છે, એટલે કે. ઊર્જાના પ્રકાશન સાથે આવે છે

ઊર્જા પ્રકાશિત ઇ- આ કુલ છે ગતિ ઊર્જાતમામ વિઘટન ઉત્પાદનો. પહેલેથી જ નોંધ્યું છે તેમ, હકારાત્મકતાની સ્થિતિ પોતે ઇકોર પસાર કરવા માટે હજુ સુધી પૂરતું નથી આ પ્રકારસડો અન્ય સંરક્ષણ કાયદાઓ દ્વારા ઊર્જાસભર રીતે મંજૂર થયેલા સડોને પ્રતિબંધિત કરી શકાય છે: કોણીય ગતિ, ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જવગેરે બીજી બાજુ, કડક પ્રતિબંધની ગેરહાજરીમાં, કોઈપણ ઊર્જાસભર ફાયદાકારક પ્રક્રિયા એક અથવા બીજી (ભલે અદ્રશ્ય રીતે નાની હોય) સંભાવના સાથે આવશ્યકપણે થશે.

5.2. કિરણોત્સર્ગી સડોનો મૂળભૂત કાયદો. પ્રવૃત્તિ.કિરણોત્સર્ગી સડો એ ન્યુક્લિયસની અસ્થિરતા અથવા વધુ સ્પષ્ટ રીતે, તેની સ્થિતિનું પરિણામ છે. અણુ ન્યુક્લિયસની સ્થિતિ બદલ્યા વિના સડોના માર્ગને પ્રભાવિત કરવું અશક્ય છે, તેથી કિરણોત્સર્ગી સડો તાપમાન, દબાણ અથવા ફેરફારોથી પ્રભાવિત થતો નથી. એકત્રીકરણની સ્થિતિપદાર્થો, ન તો ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો, ન રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ, જેમાં રેડિયોન્યુક્લાઇડ સામેલ છે.

અવલોકનો દર્શાવે છે તેમ, કિરણોત્સર્ગી સડો એક આંકડાકીય પ્રક્રિયા છે. તેથી, ઉદાહરણ તરીકે, સમાન સમયગાળા દરમિયાન સમાન પરિસ્થિતિઓ હેઠળ, ઘણા ક્ષય નોંધી શકાય છે, અથવા કોઈ પણ નોંધણી કરી શકાતી નથી. જોકે સરેરાશરેડિયોન્યુક્લાઇડના ક્ષયનો દર, વ્યક્તિગત ન્યુક્લીના ખૂબ મોટી સંખ્યામાં ક્ષયના અવલોકન પરથી ગણવામાં આવે છે, તે કોઈપણ પરિસ્થિતિમાં કોઈપણ સ્વતંત્ર માપનમાં સ્થિર હોવાનું બહાર આવ્યું છે. આ કિસ્સામાં, સડો ગતિશાસ્ત્ર નીચે પ્રમાણે વર્ણવવામાં આવશે. સમય અમુક સમયે દો tનું એક જોડાણ છે એનસમાન કિરણોત્સર્ગી મધ્યવર્તી કેન્દ્ર. ચાલો તે સમય દરમિયાન માની લઈએ તાવિખેરી નાખે છે ડીએનકોરો તીવ્રતા ડીએનસમય અવધિના પ્રમાણસર હશે તાઅને કોરોની સંખ્યા એન:

જ્યાં λ - આપેલ રેડિઓન્યુક્લાઇડના સરેરાશ સડો દરને દર્શાવતા પ્રમાણસરતા ગુણાંક અને કહેવાય છે સતત સડો. માઈનસ ચિહ્નનો અર્થ એ છે કે સમય જતાં અણઘડ ન્યુક્લીની સંખ્યામાં ઘટાડો થાય છે. ચલોને અલગ કરીને અને એકીકૃત કરવાથી, આપણને મળે છે:

, (5.3)

જ્યાં એન 0 - રેડિયોએક્ટિવ ન્યુક્લીની સંખ્યા t= 0. સમાનતા (5.3) કહેવાય છે કિરણોત્સર્ગી સડોનો મૂળભૂત કાયદો.

સતત સડો λ સાથે સંકળાયેલ હોઈ શકે છે સરેરાશ જીવન સમયકિરણોત્સર્ગી ન્યુક્લિયસ τ . આ કરવા માટે, ચાલો કોઓર્ડિનેટ્સમાં કિરણોત્સર્ગી સડો વળાંક દર્શાવીએ એન/એન 0 – t(ફિગ. 5.1). ફંક્શનના સરેરાશ મૂલ્યની ગાણિતિક વ્યાખ્યા અનુસાર (0 થી 1 સુધી),

.

અવિભાજ્યનું મૂલ્ય ક્ષેત્રફળ જેટલું છે તે ધ્યાનમાં લેવું એસ(ફિગ. 5.1 માં છાંયો), અને એ પણ હકીકત એ છે કે વિસ્તાર તેની ગણતરીની પદ્ધતિ પર આધારિત નથી, અમારી પાસે છે:

.

(5.3) નો ઉપયોગ કરીને, આપણે છેલ્લા અભિન્નનું મૂલ્ય શોધીએ છીએ:

.

આમ, સરેરાશ કર્નલ જીવનકાળ

વ્યવહારમાં, રેડિયોન્યુક્લાઇડના સડો દરને દર્શાવવા માટે અન્ય જથ્થાનો વધુ વખત ઉપયોગ થાય છે - અર્ધ જીવન ટી 1/2. આ તે સમય છે જે દરમિયાન કોરોની સંખ્યા અડધાથી ઓછી થાય છે. અર્ધ-જીવન અને સડો સ્થિરતા વચ્ચે પણ એક સરળ સંબંધ છે: અવેજીકરણ પછી (5.3) થી એન = એન 0/2 અને લોગરીધમ લઈને આપણને મળે છે

ચાલો ફરી એકવાર ભારપૂર્વક જણાવીએ કે સડો સતત λ - સમયની સ્વતંત્ર માત્રા, કારણ કે ન્યુક્લિયસના આગામી સડોના દૃષ્ટિકોણથી સમયની વિવિધ ક્ષણો કોઈપણ રીતે એકબીજાથી અલગ નથી. આને કારણે, રેડિયોએક્ટિવ ન્યુક્લી માટે ઉંમરનો કોઈ ખ્યાલ નથી: તેઓ "વૃદ્ધ થતા નથી અને બગડતા નથી." રિએક્ટર અને એક્સિલરેટરમાં ઉત્પાદિત રેડિયોન્યુક્લાઇડ્સ સમાન દરે ક્ષીણ થાય છે સરેરાશ ઝડપ, સમાન રેડિઓન્યુક્લાઇડ્સ તરીકે કુદરતી મૂળ, ઘણા વર્ષો પહેલા રચાયેલ. તેથી જ રેડિયોન્યુક્લાઇડ્સને ઓળખવા માટે અર્ધ જીવનનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. જો કે, માપન પદ્ધતિઓ પર આગળ વધતા પહેલા ટી 1/2, ચાલો બીજી મહત્વની વ્યાખ્યા રજૂ કરીએ.

વ્યવહારમાં, વ્યક્તિએ ઘણીવાર રેડિયોન્યુક્લાઇડ્સની એટલી ઓછી માત્રા સાથે વ્યવહાર કરવો પડે છે કે પદાર્થ (ગ્રામ, છછુંદર, વગેરે) ના સમૂહ અથવા જથ્થાને માપવાના સામાન્ય એકમો બિનજરૂરી કરતાં વધુ હોય છે. બીજી બાજુ, રેડિઓન્યુક્લાઇડની માત્રા નક્કી કરવા માટે, તેના દ્વારા ઉત્સર્જિત રેડિયેશનની નોંધણી (α-, β-, γ-, ન્યુટ્રોન, વગેરે) નો ઉપયોગ મોટેભાગે થાય છે. તેથી, આ જથ્થાને એકમોમાં દર્શાવવા માટે તે વધુ યોગ્ય છે પ્રવૃત્તિ, એટલે કે કોરોની સંખ્યા n, એકમ સમય દીઠ ક્ષીણ. રેડિઓન્યુક્લાઇડની પ્રવૃત્તિ તેના ન્યુક્લીની સંખ્યા સાથે નીચે મુજબ સંબંધિત છે:

. (5.6)

પ્રવૃત્તિનું SI એકમ સેકન્ડ દીઠ એક સડો અથવા એક છે બેકરેલ(Bk). બિન-પ્રણાલીગત એકમનો પણ વારંવાર ઉપયોગ થાય છે - ક્યુરી(કી). 1 Ci એ કિરણોત્સર્ગી નમૂનાની પ્રવૃત્તિ છે જેમાં 1 સેકન્ડમાં 3.7·10 10 ક્ષય થાય છે (1 Ci = 3.7·10 10 Bq). ઐતિહાસિક રીતે, પછીનું એકમ તેના દેખાવને રેડિયમની શોધને આભારી છે: એક ક્યુરી લગભગ એક ગ્રામ આઇસોટોપ 226 Ra ની પ્રવૃત્તિને અનુરૂપ છે.

પ્રાયોગિક નિશ્ચયરેડિયોન્યુક્લાઇડનું અર્ધ-જીવન (સડો સતત) ન્યુક્લિયર રેડિયેશન ડિટેક્ટર્સનો ઉપયોગ કરીને નક્કી કરવામાં આવે છે. કોરોની સંખ્યા જાણવી એનઅને ડિટેક્ટરનો ઉપયોગ કરીને પ્રવૃત્તિને માપવા એ, આપણે સમાનતા (5.6) માંથી સતત સડો નક્કી કરી શકીએ છીએ. આ પદ્ધતિ સંપૂર્ણ એકાઉન્ટલાંબા ગાળાના રેડિઓન્યુક્લાઇડ્સ માટે યોગ્ય જેની પ્રયોગ દરમિયાન પ્રવૃત્તિ (જેમાં વ્યાખ્યા દ્વારા, એન) વર્ચ્યુઅલ રીતે યથાવત રહે છે. નહિંતર, પદ્ધતિનો ઉપયોગ થાય છે સીધી વ્યાખ્યા . કણોની સંખ્યા (α-, β-, γ - ક્વોન્ટા, ન્યુટ્રોન) ડિટેક્ટર દ્વારા ટૂંકા ગાળામાં રેકોર્ડ કરવામાં આવે છે, માપન સમયે પ્રવૃત્તિના પ્રમાણસર. બદલામાં,

. (5.7)

આમ, અર્ધ-લોગરિધમિક કોઓર્ડિનેટ્સમાં ડિટેક્ટરના કણોની ગણતરી દરનો ગ્રાફ એક સીધી રેખા છે, જેનો ઢોળાવ સડો સ્થિર છે λ .

પ્રત્યક્ષ નિર્ધારણ પદ્ધતિનો ઉપયોગ ત્યારે થાય છે જ્યારે અર્ધ-જીવન થોડી મિનિટોથી કેટલાક દિવસો અથવા અઠવાડિયા સુધીની હોય છે. અલ્પજીવી રેડિયોન્યુક્લાઇડ્સ માટે, પ્રયોગની શરૂઆતથી વીતી ગયેલો સમય નક્કી કરવા સાથે સંકળાયેલી મુશ્કેલીઓ હવે દૂર થઈ રહી છે. ઇલેક્ટ્રોનિક સર્કિટ, ટૂંકા અને કડક નિશ્ચિત અંતરાલ પર ડિટેક્ટરને ચાલુ અને બંધ કરવું.

5.3. કિરણોત્સર્ગી સડોની આંકડાકીય પ્રકૃતિ.ઉપર નોંધ્યું છે તેમ, કિરણોત્સર્ગી ન્યુક્લીની સંખ્યામાં ઘટાડો કરવાનો કાયદો આંકડાકીય રીતે સંતુષ્ટ છે, એટલે કે. તેમની સંખ્યા જેટલી સચોટ છે. કેટલાક ક્ષય સંપૂર્ણપણે અવ્યવસ્થિત રીતે થાય છે: આ અથવા તે ન્યુક્લિયસ કયા સમયે ક્ષીણ થશે તેની આગાહી કરવી અશક્ય છે. આમ, એકમ સમય દીઠ ક્ષયની સંખ્યા રેન્ડમ ચલ છે. IN આ વિભાગઆપણે આ રેન્ડમ ચલના વિતરણનો પ્રકાર શોધીશું અને સરેરાશ મૂલ્યમાંથી સડો દરનું વિચલન કેટલું મોટું હોઈ શકે તે નક્કી કરીશું.

ના જોડાણમાં સડોને ધ્યાનમાં લઈએ એનસમય જતાં 0 કિરણોત્સર્ગી કેન્દ્ર t. એન્સેમ્બલ કોરોને બે જૂથોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. પ્રથમમાં તે ન્યુક્લીનો સમાવેશ થશે જે સમયની અંદર ક્ષીણ થઈ જાય છે t, બીજામાં - તે જે આ સમય દરમિયાન વિઘટિત થશે નહીં. એક ન્યુક્લિયસના સડોની સંભાવના પી = 1 – q. પછી આની સંભાવના જટિલ ઘટનાજ્યારે સમય પછી tઅલગ પડી જશે nમાંથી કર્નલો એન 0 બરાબર હશે

, (5.8)

જ્યાં સડો થવાની સંભાવના છે nપ્રથમ જૂથના મધ્યવર્તી કેન્દ્ર, બીજા જૂથના મધ્યવર્તી કેન્દ્ર ક્ષીણ નહીં થાય તેવી સંભાવના છે,

(5.9)

- પસંદ કરવાની રીતોની સંખ્યા nમાંથી કર્નલો કુલ સંખ્યા એન 0 વ્યસન ડબલ્યુ(n) માત્રાત્મક લાક્ષણિકતામાંથી રેન્ડમ ઘટનાની સંભાવના nઅમને મળેલા ફોર્મમાં તેને કહેવામાં આવે છે દ્વિપદી વિતરણ અલગ રેન્ડમ ચલ, કારણ કે તેને ન્યૂટનના દ્વિપદીના વિસ્તરણની શરતોમાંની એક તરીકે રજૂ કરી શકાય છે:

(છેલ્લી સમાનતાથી તે સ્પષ્ટ છે કે તમામ સંભવિત ઘટનાઓની સંભાવનાઓનો સરવાળો એક સમાન છે). તે બતાવી શકાય છે (જુઓ પરિશિષ્ટ D) કે દ્વિપદી વિતરણ માટે સરેરાશ મૂલ્ય

. (5.10)

ક્ષયની વાસ્તવિક સંખ્યા, એક અવ્યવસ્થિત ચલ હોવાને કારણે, હંમેશા સરેરાશ કરતાં વધુ કે ઓછી અલગ હોય છે. રેન્ડમ ચલના મૂલ્યોના પ્રસારનો અંદાજ કાઢવા માટે, ભિન્નતાનો ઉપયોગ થાય છે ડી, સરેરાશ મૂલ્યમાંથી સરેરાશ ચોરસ વિચલન તરીકે વ્યાખ્યાયિત:

.

દ્વિપદી વિતરણ માટે

જો નીચેની શરતો પૂરી થાય તો દ્વિપદી વિતરણ કાયદો સરળ બનાવી શકાય છે: n << એન 0 અને આર<< 1, т.е. если начальное количество ядер велико, а распадаются они не слишком часто. В этом случае биномиальное распределение переходит в распределение Пуассона

. (5.12)

દ્વિપદી વિતરણ (5.8) થી વિપરીત, જે બે પરિમાણો દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે ( એન 0 અને આર), તે માત્ર એક પરિમાણ ધરાવે છે. એકમ સમય દીઠ ક્ષયની સાચી સંખ્યા નક્કી કરવા માટેના પ્રયોગો એવા પરિણામો આપે છે જે આવા વિતરણ સાથે સારા કરારમાં છે. પોઈસનના નિયમ અનુસાર વિતરિત રેન્ડમ ચલનો તફાવત છે

આ પરિણામ (5.11) જો આર<< 1.

પૂર્ણાંક મૂલ્યો માટે નિર્ધારિત પોઈસન વિતરણ n. આ કિસ્સામાં, અનુરૂપ બિંદુઓ દ્વારા એક સરળ વળાંક દોરી શકાય છે. નાના મૂલ્યો માટે, અસમપ્રમાણતાવાળા વળાંક મેળવવામાં આવે છે. જેમ , અને તેથી બિંદુઓની સંખ્યા વધે છે, વળાંક વધુને વધુ સપ્રમાણ બને છે, તેની મહત્તમ (ફિગ. 5.2) પર થાય છે. આમ, >> 1 માટે, ક્ષયની સંખ્યાને સતત રેન્ડમ ચલ તરીકે ગણી શકાય, સામાન્ય રીતે વિતરિત અથવા ગૌસના નિયમ અનુસાર:

. (5.14)

સામાન્ય વિતરણ (5.14) નું વિચલન એ પોઈસન વિતરણની જેમ જ સરેરાશ સાથે સંબંધિત છે: .

દ્વિપદી વિતરણના સરેરાશ અને ભિન્નતાની વ્યુત્પત્તિ, તેમજ ત્રણ વિતરણો વચ્ચેનો સંબંધ, પરિશિષ્ટ Dમાં આપવામાં આવ્યો છે.

સામાન્ય રીતે વિતરિત મૂલ્યનો વિશ્વાસ અંતરાલ નક્કી કરવા માટે nનીચેના અભિવ્યક્તિનો ઉપયોગ કરો:

જ્યાં kP- પસંદ કરેલ વિશ્વાસની સંભાવનાને અનુરૂપ સામાન્ય વિતરણનો જથ્થો આર. વ્યવહારમાં, પ્રાયોગિક ડેટાની પ્રક્રિયા કરતી વખતે, તેઓ વારંવાર ઉપયોગ કરે છે પ્રમાણભૂત વિચલન Δ n, જેના માટે kP= 1, એ આર≈ 0.683 (એટલે ​​​​કે, 68.3% ની સંભાવના સાથેના ક્ષયની સરેરાશ સંખ્યા પ્રાયોગિક રીતે મેળવેલા એક કરતાં વધુ નહીં) અલગ છે. તીવ્રતા

સંબંધિત માપન ભૂલ રજૂ કરે છે. જો પ્રયોગમાં પૂરતા પ્રમાણમાં મોટી સંખ્યામાં ક્ષતિઓ નોંધવામાં આવે છે, તો અજ્ઞાત સરેરાશને બદલે ભૂલ નક્કી કરવા માટે મૂલ્યનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. n. ત્યારથી, સંબંધિત ભૂલ

તે અનુસરે છે કે માપન ચોકસાઈના આપેલ સ્તર પ્રાપ્ત કરવા માટે 1/ રજીસ્ટર કરવું જરૂરી છે આર 2 ક્ષીણ (ઉદાહરણ તરીકે, 1% ભૂલ સાથેના માપ માટે n 10 4 ની બરાબર હોવી જોઈએ).

લેક્ચર 6. કિરણોત્સર્ગી સડો. સામાન્ય પેટર્ન (અંત)

6.1. જટિલ વિઘટન. સળંગ અને સમાંતર પરિવર્તનો.ચાલો હવે રેડિયોન્યુક્લાઈડનું અર્ધ જીવન નક્કી કરવા માટેના પ્રયોગ તરફ ફરીએ. કિરણોત્સર્ગી સડોની આંકડાકીય પ્રકૃતિ એ હકીકત તરફ દોરી જાય છે કે મનસ્વી રીતે અત્યાધુનિક સાધનો વડે પ્રવૃત્તિના વાસ્તવિક માપમાં, પ્રાયોગિક બિંદુઓ ln કોઓર્ડિનેટ્સમાં રચાયેલ છે. એ – t, ઓછામાં ઓછા ચોરસ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને દોરેલી સીધી રેખાની બંને બાજુએ હંમેશા સ્કેટર હશે. આ કિસ્સામાં, તમારે ખાતરી કરવી જોઈએ કે પ્રમાણભૂત વિચલન ઓળંગતું નથી, એટલે કે. સીધી રેખા દરેક બિંદુઓ માટે નિર્ધારિત આત્મવિશ્વાસ અંતરાલની અંદર રહે છે. જો સીધી રેખા દોરવાનું શક્ય ન હોય તો (ફિગ. 6.1), તો સાધન સમાન પ્રકારના ન્યુક્લીના સરળ સડો કરતાં વધુ જટિલ ઘટના નોંધે છે. ચાલો વિવિધ પ્રકારના જટિલ સડોને ધ્યાનમાં લઈએ.

પ્રથમ, જટિલ સડો એ હકીકતને કારણે હોઈ શકે છે કે અભ્યાસ હેઠળના પદાર્થમાં એક નહીં, પરંતુ ઘણા જુદા જુદા રેડિઓન્યુક્લાઇડ્સ છે. પછી સમય પર પ્રવૃત્તિની અવલંબન આના જેવી દેખાશે:

પ્રવૃત્તિ ક્યાં છે iપ્રારંભિક સમયે મી રેડિઓન્યુક્લાઇડ. બે રેડિઓન્યુક્લાઇડ્સના મિશ્રણના કિસ્સામાં

જો રેડિયોન્યુક્લાઇડ્સનું અર્ધ જીવન પૂરતું અલગ હોય તો ( λ 1 >> λ 2), પછી નાના માટે tઘાત એ 02 શૂન્યની નજીક છે. પછી

મોટા પ્રમાણમાં tઅમે (6.1) માં લઘુગણક હેઠળના પ્રથમ પદને અવગણી શકીએ છીએ:

આમ, સતત λ 1 અને λ 2 દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે કોણ ગુણાંકએક બિંદુ પર ગ્રાફની સ્પર્શક t= 0 અને એસિમ્પ્ટોટ્સ (ફિગ. 6.1) પર.

બીજું, મધર ન્યુક્લિયસના વિઘટનના પરિણામે ઇ 1 પુત્રી ન્યુક્લિયસ રચાય છે ઇ 2 કિરણોત્સર્ગી પણ હોઈ શકે છે. આ કિસ્સામાં અમે કિરણોત્સર્ગી પરિવર્તનના ક્રમ સાથે કામ કરી રહ્યા છીએ, ઉદાહરણ તરીકે

ઇ 1 (l 1) → ઇ 2 (l 2) → ઇ 3 (l 3) → …

સમયના કાર્ય તરીકે દરેક પ્રકારનાં પુત્રી કેન્દ્રકોની સંખ્યા, એક તરફ, તેમના સડોના દર દ્વારા અને બીજી તરફ, તેમની રચનાના દર દ્વારા, નિર્ધારિત કરવામાં આવે છે. સમાન ઝડપઅનુરૂપ પિતૃ ન્યુક્લીનો સડો. પછી, (5.2) અનુસાર, અમે મેળવીએ છીએ નીચેની સિસ્ટમ વિભેદક સમીકરણો:

, (6.2)

વગેરે ખાતે બે ક્રમિક સડોના સરળ કેસ માટે તેનો ઉકેલ પ્રારંભિક શરતોઅને ફોર્મ ધરાવે છે:

,

. (6.3)

નોંધ કરો કે (6.3) માં પ્રથમ શબ્દ પુત્રી ન્યુક્લીની સંખ્યામાં સમય જતાં ફેરફારનું વર્ણન કરે છે જે તે સમયે પહેલેથી અસ્તિત્વમાં છે. પ્રારંભિક ક્ષણસમય જો (હજી સુધી કોઈ પુત્રી રેડિઓન્યુક્લાઇડ નથી), તો પછી કુલ પ્રવૃત્તિ નીચેના અભિવ્યક્તિ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવશે:

એ.પિતૃ રેડિઓન્યુક્લાઇડને લાંબા સમય સુધી જીવતી પુત્રીની સરખામણીમાં અલ્પજીવી રહેવા દો, એટલે કે. λ 1 >> λ 2. પછી (6.4) થી આપણે મેળવીએ છીએ

આ અભિવ્યક્તિ સ્વરૂપમાં (6.1) સમાન છે. પરિણામે, સમયસર પ્રવૃત્તિની અવલંબન આ કિસ્સામાં ફિગમાં બતાવ્યા પ્રમાણે જ દેખાશે. 6.1: પિતૃ રેડિઓન્યુક્લાઇડ ખૂબ જ ઝડપથી ક્ષીણ થાય છે, અને લાંબા સમય સુધી ચાલતી પ્રવૃત્તિ પુત્રી રેડિઓન્યુક્લાઇડના સડો દર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

બી.સૌથી વધુ રસ એ વિપરીત કેસ છે, જ્યારે પુત્રી રેડિઓન્યુક્લાઇડ લાંબા સમય સુધી જીવતા માતાપિતાની તુલનામાં અલ્પજીવી હોય છે, એટલે કે. જ્યારે λ 2 > λ 1. (6.3) માંથી આપણે તે શોધીએ છીએ

કુલ પ્રવૃત્તિનો લઘુગણક આ રીતે વ્યક્ત કરવામાં આવશે

બીજા ગાળામાં ઘાતાંકનું મૂલ્ય ઝડપથી શૂન્યની નજીક પહોંચે છે, તેથી પ્રારંભિક સમયગાળામાં પ્રવૃત્તિ ઝડપથી વધે છે અને પછી પરિવર્તન અનુસાર ધીમે ધીમે ઘટે છે. એ 1 (ફિગ. 6.2).

જો ત્યારથી સમય પસાર થઈ ગયો હોય t= 0, પછી પુત્રી ન્યુક્લીના અર્ધ જીવન કરતાં અનેક ગણું વધારે છે

, (6.6)

તે. કોઈપણ સમયે માતાપિતા અને પુત્રી રેડિઓન્યુક્લાઇડ્સની પ્રવૃત્તિઓ સતત પરિબળ સુધી સમાન હોય છે λ 2 /(λ 2 – λ 1).

છેલ્લે, ચાલો એ કિસ્સાને ધ્યાનમાં લઈએ કે જ્યારે એક જ ન્યુક્લિયસ અનેક પ્રકારના કિરણોત્સર્ગી રૂપાંતરણોમાંથી પસાર થાય છે (ઉદાહરણોમાં ભારે ન્યુક્લીમાં α- અને β – સડો, વિષમ-વિષમ ન્યુક્લીમાં β – અને β + સડો, વિવિધ અણુઓની રચનાનો સમાવેશ થાય છે. આઇસોમર્સ વગેરે). મહત્વની બાબત એ છે કે દરેક રૂપાંતરણ તેના પોતાના સડો સતત દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, જે તેની સંભાવના નક્કી કરે છે.

કોર દો ઇ 1 એક ન્યુક્લીમાં ફેરવવામાં સક્ષમ છે ઇ i. સડો દર માટે સમીકરણ પછી જેવો દેખાશે

,

તે સતત સડો λ 1 એ સ્થિરાંકોનો સરવાળો છે λ 1iતમામ સંભવિત રીતે, અથવા સડો ચેનલો. જો, બદલામાં, ઇ iતે પછી, કિરણોત્સર્ગી બીજક છે

.

કદ

કહેવાય છે આઉટપુટ iમી રૂપાંતર ઉત્પાદન. તે સ્પષ્ટ છે કે તમામ ચેનલો પર કુલ આઉટપુટ (રૂપાંતરણની કુલ સંભાવના તરીકે)

6.2. કિરણોત્સર્ગી સાંકળો.કિરણોત્સર્ગી મધ્યવર્તી કેન્દ્રના સમાંતર અને અનુક્રમિક રૂપાંતરણો ઘણીવાર તદ્દન જટિલ તરફ દોરી જાય છે કિરણોત્સર્ગી સાંકળો,ઉદાહરણ તરીકે

ઇ 1 (l 1) → ઇ 2 (l 2) → ઇ 3 (l 3) → ઇ 5 (l 5) →…→ઇ એન(એલ એન) →….

ઇ 4 (l 4) → ઇ 6 (l 6)

જી. બેટમેન (1910) દ્વારા દર્શાવવામાં આવ્યું હતું તેમ, બે અથવા વધુ લિંક્સ ધરાવતી અનબ્રાન્ચેડ સાંકળ માટે, જ્યારે t= 0 માત્ર રેડિયોન્યુક્લાઇડ ઉપલબ્ધ છે ઇ 1, કોરોની સંખ્યા n-મી રેડિઓન્યુક્લાઇડ

. (6.9)

કિસ્સામાં જ્યાં સામાન્ય ઉકેલ જરૂરી છે એન 02 ,એન 03,… ≠ 0, તે સાથે શરૂ થતી ટૂંકી સાંકળો માટે સમાન ઉકેલો (6.9) ઉમેરીને મેળવી શકાય છે. ઇ 2 , ઇ 3, વગેરે.

જો કોઈપણ માટે ક્રમિક પરિવર્તનની સાંકળમાં હોય iમી બાળ કર્નલ λi >> λ 1, પછી સમય જતાં, તમામ પુત્રી રેડિઓન્યુક્લાઇડ્સ માટે સંતુલન સ્થાપિત થાય છે, એટલે કે. ખાતે t >> ટીસૌથી લાંબા સમય સુધી જીવતા સડો ઉત્પાદનનો 1/2

બિનસાંપ્રદાયિક સંતુલન કાયદો, ફોર્મ (6.10) માં લખાયેલ છે, જો કિરણોત્સર્ગી નમૂનામાં કોઈપણ પુત્રી ન્યુક્લીની સંબંધિત વિપુલતા પ્રથમ નિર્ધારિત કરવામાં આવે તો લાંબા સમય સુધી જીવતા પિતૃ ન્યુક્લીનું અર્ધ જીવન નક્કી કરવા માટે વાપરી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, યુરેનિયમ ધરાવતા ખનિજોમાં, 238 U ના દરેક 2.8 10 6 ન્યુક્લિયસ માટે, 226 Ra નો એક ન્યુક્લિયસ હોય છે, જે 1620 વર્ષનાં અર્ધ જીવન સાથે તેના સડોનું ઉત્પાદન છે. (6.10) નો ઉપયોગ કરીને, આપણે શોધીએ છીએ કે 238 U નું અર્ધ જીવન લગભગ 4.5·10 9 વર્ષ છે.

જો સાંકળમાં વિવિધ ક્ષીણ માર્ગોને કારણે શાખાઓ હોય, તો તેને પણ ઉકેલ (6.9) લાગુ પડે છે, પરંતુ સ્થિરાંકો λi, બ્રાન્ચ પોઈન્ટ પર, સરવાળા ચિહ્નની પહેલાં ઊભા રહેવું iઆઉટપુટ મૂલ્યો દ્વારા ગુણાકાર કરવો જોઈએ y i+ 1. સાંકળની દરેક શાખાની સ્વતંત્ર રીતે ગણતરી કરવી આવશ્યક છે. જો, ક્ષયની શ્રેણી પછી શાખાઓ પછી, સાંકળની શાખાઓ ફરીથી જોડાયેલ હોય, તો જોડાણ બિંદુની પાછળના મધ્યવર્તી કેન્દ્રોની સંખ્યા તમામ શાખાઓ પરના ઉકેલોનો સરવાળો કરીને મેળવવામાં આવે છે.

6.3. કિરણોત્સર્ગી પરિવારો. પ્રકૃતિમાં રેડિયોન્યુક્લાઇડ્સ.લેક્ચર 2 માં નોંધ્યું છે તેમ, ન્યુક્લિયોન દીઠ ન્યુક્લિયર બંધનકર્તા ઊર્જા વધતી જતી માસ સંખ્યા સાથે ઘટે છે એપ્રોટોનના કુલોમ્બ વિકારની વધતી ભૂમિકાને કારણે. પરિણામે, ભારે ન્યુક્લી α કણોના ઉત્સર્જનના સંદર્ભમાં અસ્થિર બની જાય છે અને એક અથવા વધુ α ક્ષય દ્વારા સ્થિર બને છે. જો કે, α-સડોના પરિણામે, ન્યુક્લિયસ સમાન સંખ્યામાં પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન ગુમાવે છે, જે શ્રેષ્ઠ ગુણોત્તરના ઉલ્લંઘન તરફ દોરી જાય છે. ઝેડ/એ: પરિણામી પુત્રી ન્યુક્લિયસમાં ન્યુટ્રોનની વધુ સંખ્યા હોય છે અને તે β− સડો દ્વારા સ્થિર થાય છે. તેથી, ભારે કિરણોત્સર્ગી ન્યુક્લી (યુરેનિયમ, થોરિયમ, વગેરે) ના સ્થિરમાં પરિવર્તનના માર્ગ પર, α- અને β−-સડો પ્રક્રિયાઓનું ફેરબદલ જોવા મળે છે.

α-સડો દરમિયાન, ન્યુક્લિયસની સમૂહ સંખ્યા ચારથી ઘટે છે, અને β-સડો દરમિયાન તે બદલાતો નથી. તેથી, તમામ ભારે કિરણોત્સર્ગી કેન્દ્રને ચાર જૂથોમાં વહેંચી શકાય છે, અથવા કિરણોત્સર્ગી પરિવારો(કોષ્ટક 6.1), તેમની સામૂહિક સંખ્યા અનુસાર, જ્યાં n- અમુક પૂર્ણાંક, અને m- વિભાગનો બાકીનો ભાગ એચાર દ્વારા, એટલે કે 0, 1, 2 અથવા 3. એક પરિવારના રેડિઓન્યુક્લાઇડનું બીજા પરિવારના રેડિયોન્યુક્લાઇડમાં રૂપાંતર વ્યવહારીક રીતે અશક્ય છે, કારણ કે આ માટે સામૂહિક સંખ્યાને 4 સિવાયની સંખ્યામાં બદલવાની જરૂર પડશે. જો કે આવા પ્રકારના કિરણોત્સર્ગી રૂપાંતરણો જાણીતા છે, અનુરૂપ ઉત્પાદનોની ઉપજ નહિવત્ છે.

કોષ્ટક 6.1

કિરણોત્સર્ગી પરિવારો

થોરિયમ, યુરેનિયમ-રેડિયમ અને યુરેનિયમ-એક્ટિનિયમ- ત્રણ પરિવારોના રેડિયોન્યુક્લાઇડ્સ પ્રકૃતિમાં જોવા મળે છે. માં સમાવિષ્ટો પૃથ્વીનો પોપડોયુરેનિયમ 3·10−4 અને થોરિયમ 1·10−3% wt છે. પુત્રી રેડિઓન્યુક્લાઇડ્સની સામગ્રી સંબંધ (6.10) પરથી નક્કી કરી શકાય છે, જે બિનસાંપ્રદાયિક સંતુલનને વ્યક્ત કરે છે, કારણ કે તમામ પુત્રી રેડિઓન્યુક્લાઇડ્સ તેમના લાંબા આયુષ્યવાળા માતા-પિતા કરતાં ઘણી ટૂંકી અર્ધ જીવન ધરાવે છે. નેપ્ચ્યુનિયમ કુટુંબ પ્રકૃતિમાં જોવા મળતું નથી, અને તેથી કૃત્રિમ રેડિઓન્યુક્લાઇડ્સ બનાવવા માટેની તકનીક પૂરતા પ્રમાણમાં ઉચ્ચ સ્તરે પહોંચી ગયા પછી જ અન્ય કરતા પાછળથી અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો.

કુદરતી કિરણોત્સર્ગી પરિવારોમાં સડોના અંતિમ ઉત્પાદનો સીસાના આઇસોટોપ છે. આ પ્રોટોનની જાદુઈ સંખ્યા ધરાવતા ન્યુક્લીની વધેલી સ્થિરતાને કારણે છે ( ઝેડ= 82). 209 Bi (નેપ્ચ્યુનિયમ કુટુંબ) માટે, આ ન્યુક્લિયસમાં ન્યુટ્રોનની જાદુઈ સંખ્યા છે ( એન= 126). તેથી જ 209 Bi સૌથી ભારે સ્થિર બીજક છે. પૃથ્વીના પોપડામાં 209 Bi ની નોંધપાત્ર સામગ્રી સૂચવે છે કે ઘણા લાખો વર્ષો પહેલા નેપટ્યુનિયમ -237 પરિવારના રેડિયોન્યુક્લાઇડ્સ પણ તેમાં હાજર હતા, પરંતુ તેના માતાપિતાના ટૂંકા અર્ધ જીવનને કારણે, તેઓ અસ્તિત્વમાં બંધ થઈ ગયા.

ત્રણ કિરણોત્સર્ગી પરિવારોના પ્રતિનિધિઓ ઉપરાંત, પૃથ્વીના પોપડામાં લગભગ વીસ વધુ લાંબા ગાળાના રેડિયોન્યુક્લાઇડ્સ હોય છે, જે એક નિયમ તરીકે, સડો દરમિયાન સ્થિર મધ્યવર્તી કેન્દ્ર આપે છે. તેમાંના સૌથી મહત્વપૂર્ણ છે 40 K ( ટી 1/2 = 1.28 10 9 વર્ષ) અને 87 Rb ( ટી 1/2 = 4.75 10 10 વર્ષ).

પ્રભાવ હેઠળ કોસ્મિક કિરણોપૃથ્વીના વાતાવરણમાં પરમાણુ પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે, જે પ્રમાણમાં ટૂંકા અર્ધ જીવન સાથે ઘણા રેડિયોન્યુક્લાઇડ્સની રચના તરફ દોરી જાય છે: 3 H (12.3 વર્ષ), 10 Be (1.6 10 6 વર્ષ), 14 C, વગેરે. આ રેડિયોન્યુક્લાઇડ્સ કહેવામાં આવે છે. કોસ્મોજેનિક. માટે આભાર સતત શિક્ષણ, તેમના સડોને વળતર આપતા, કોસ્મોજેનિક રેડિયોન્યુક્લાઇડ્સ પૃથ્વી પર તેમની શોધ માટે પૂરતી માત્રામાં હાજર છે.

6.4. ન્યુક્લિયર જીઓક્રોનોલોજી.અણુ ભૂસ્તરશાસ્ત્ર ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય લક્ષણોની ઉંમર નક્કી કરવા માટે કિરણોત્સર્ગી સડોની ઘટનાનો ઉપયોગ કરે છે. કિરણોત્સર્ગી સડોનો દર તમામ ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય યુગોમાં સ્થિર રહ્યો, સ્વતંત્ર બાહ્ય પરિસ્થિતિઓ. તેથી, કુદરત દ્વારા બનાવેલ "પરમાણુ ઘડિયાળો" ના વાંચન ખૂબ જ વિશ્વસનીય ગણી શકાય.

હાલમાં, ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય વસ્તુઓની તારીખ માટે સંખ્યાબંધ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ન્યુક્લિયર જીઓક્રોનોલોજી એ પૃથ્વી વિજ્ઞાનની સ્વતંત્ર શાખા બની ગઈ છે. પરમાણુ ભૌગોલિક સંશોધનના પરિણામોનું સામાન્યીકરણ અને વ્યવસ્થિતકરણ પૃથ્વીના સંપૂર્ણ ઘટનાક્રમના સ્કેલની રચના તરફ દોરી ગયું. સુધારણા વિશ્લેષણાત્મક તકનીક(મુખ્યત્વે માસ સ્પેક્ટ્રોમેટ્રી) એ સમાન નમૂનાનું વિશ્લેષણ કરતી વખતે ઘણી પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરવાનું શક્ય બનાવ્યું. જો પરિણામ પ્રાપ્ત થાય તો જ વિવિધ પદ્ધતિઓ, એકબીજા સાથે સુસંગત છે, આ નમૂનાને ચોક્કસ ચોક્કસ વય અસાઇન કરવામાં આવી છે.

પરમાણુ ભૌગોલિક સમસ્યાઓ ઉકેલવા માટે, કિરણોત્સર્ગી સડો (5.3) ના મૂળભૂત કાયદાની નીચેની નોંધ વધુ અનુકૂળ છે:

સમય જતાં સંચિત tપુત્રી ન્યુક્લીડના ન્યુક્લીની સંખ્યા તફાવત દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે ડી= એન 0 - એન, જેમાંથી નમૂનાની ઉંમર માટેનું સૂત્ર નીચે મુજબ છે:

. (6.11)

(6.11) મેળવતી વખતે, એવું માનવામાં આવતું હતું કે ઑબ્જેક્ટ (ખનિજ, ખડક) ની રચના સમયે, તેની રચનામાં કોઈ પુત્રી ન્યુક્લાઇડ અણુઓ મળ્યાં નથી. જો નવો રચાયેલ પદાર્થ પહેલેથી જ સમાયેલ છે ડી 0 આવા અણુઓ, પછી ડી=ડી 0 + એન 0 - એન, અને

. (6.12)

તેથી, નમૂનાની તારીખ માટે, તેના માતાપિતા (કિરણોત્સર્ગી) અને પુત્રી (સ્થિર) ન્યુક્લિડ્સની સામગ્રીને માપવા જરૂરી છે. આ હેતુ માટે, મોટાભાગે માસ સ્પેક્ટ્રોમેટ્રિક વિશ્લેષણનો ઉપયોગ થાય છે. સમયની ચોકસાઈ t, જેને ખનિજ અથવા ખડકની સંપૂર્ણ ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય વય તરીકે લેવામાં આવે છે, તે નિર્ધારણની ચોકસાઈ પર આધાર રાખે છે. ડીઅને એન, તેમજ ચોકસાઈ પર કે જેની સાથે સડો સતત જાણીતો છે λ .

ન્યુક્લિયર જીઓક્રોનોલોજી પદ્ધતિઓના સફળ ઉપયોગ માટે એક મહત્વપૂર્ણ પૂર્વશરત એ છે કે માતાપિતા અને પુત્રી ન્યુક્લિડ્સ માટે અભ્યાસ કરેલ નમૂનાને બંધ કરવું. આનો અર્થ એ છે કે ઑબ્જેક્ટના "જીવન" ના સમગ્ર સમયગાળા દરમિયાન, એક અથવા બીજાને બહારથી દૂર અથવા ઉમેરવામાં આવ્યાં નથી. એક સમયે અથવા બીજા સમયે આંશિક "ઓપનિંગ" ની શક્યતા હંમેશા ધ્યાનમાં લેવી જોઈએ. હા, ક્યારે ઉચ્ચ તાપમાનપ્રસરણ, અને તેથી ખનિજોમાંથી કેટલાક તત્વોને દૂર કરવાનું શક્ય બને છે. સિસ્ટમની બંધતાની વિશ્વસનીય પુષ્ટિ એ વિવિધ પદ્ધતિઓ દ્વારા મેળવવામાં આવેલી ઉંમરનો સંયોગ છે, એટલે કે. વિવિધ માતા અને પુત્રી ન્યુક્લાઇડ્સનો ઉપયોગ કરતી વખતે.

IN કુલએક ડઝનથી વધુ પરમાણુ જીઓક્રોલોજિકલ પદ્ધતિઓ વિકસાવવામાં આવી છે. આકારણી માટે ચોક્કસ પદ્ધતિની યોગ્યતા સંપૂર્ણ વયસંશોધન પદાર્થના જીવનકાળ પર આધાર રાખે છે. યુવાન રચનાઓની ઉંમર નક્કી કરતી વખતે, પ્રમાણમાં ટૂંકા અર્ધ-જીવન સાથે રેડિયોન્યુક્લાઇડ્સનો ઉપયોગ કરવો જોઈએ. તેનાથી વિપરિત, પ્રાચીન ખનિજો અથવા ખડકોનો અભ્યાસ કરતી વખતે, 1 અબજ વર્ષ કે તેથી વધુના અર્ધ જીવન સાથે રેડિયોન્યુક્લાઇડ્સની જરૂર પડે છે. સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી પદ્ધતિઓમાં યુરેનિયમ આઇસોટોપ્સ, 40 કે અને 14 સીના સડો સાથે સંબંધિત પદ્ધતિઓનો સમાવેશ થાય છે.

દેખીતી રીતે, પૃથ્વીના ખડકો માટે સ્થાપિત મહત્તમ વય ગ્રહ તરીકે પૃથ્વીની વયની નીચી મર્યાદા દર્શાવે છે. પૃથ્વીની વયની ઉપલી મર્યાદા નક્કી કરવા માટે, લીડ ખનિજોમાં લીડ આઇસોટોપ્સના વિતરણની પેટર્નનો અભ્યાસ કરવામાં આવે છે. દ્વારા આધુનિક અંદાજો, આ પદ્ધતિ દ્વારા મેળવવામાં આવે છે, પૃથ્વીની ઉંમર 4.53 - 4.55 અબજ વર્ષ છે.

યુરેનિયમ-લીડ ડેટિંગ.યુરેનિયમ-લીડ ડેટિંગ એ નિરપેક્ષ વય નિર્ધારિત કરવા માટે વપરાતી સૌથી જૂની પરમાણુ જીઓક્રોનોલોજીકલ પદ્ધતિ છે. 1907 માં, બી. બોલ્ટવુડે આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને યુરેનિયમ ખનિજની ઉંમર માપી અને તારણ કાઢ્યું કે ભૌગોલિક સમયની ગણતરી કરોડો અને અબજો વર્ષોમાં થવી જોઈએ.

પૃથ્વી પર લીડની સરેરાશ આઇસોટોપિક રચના નીચેના ડેટા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે: 204 Pb – 1.5%; 206 Pb - 23.6%; 207 Pb - 22.6%; 208 Pb – 52.3%. છેલ્લા ત્રણ આઇસોટોપ્સ (અથવા તેનો ભાગ) ના મધ્યવર્તી કેન્દ્ર છે રેડિયોજેનિક, કુદરતી કિરણોત્સર્ગી પરિવારોના સડોના અંતિમ ઉત્પાદનોનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.

U, Th અને Pb આઇસોટોપ્સની સામગ્રી માટે નમૂનાનું વિશ્લેષણ કરતી વખતે, ત્રણ આઇસોટોપ રેશિયો મેળવી શકાય છે: 206 Pb/ 238 U, 207 Pb/ 235 U, 208 Pb/ 232 Th. તેમને (6.11) માં બદલવાથી સંપૂર્ણ ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય યુગના ત્રણ સ્વતંત્ર અંદાજો મળે છે. ખૂબ જ કારણે લાંબી અવધિ Th ગુણોત્તર 208 Pb/ 232 Th ની અર્ધ-જીવન ઓછી સંવેદનશીલતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, તેથી તેનો હંમેશા ઉપયોગ થતો નથી. આમ, યુરેનિયમ-લીડ ડેટિંગનો સાર, સૌ પ્રથમ, ગુણોત્તર 206 Pb/ 238 U અને 207 Pb/ 235 U નક્કી કરવા માટેનો સમાવેશ થાય છે; તેથી પદ્ધતિનું નામ: "યુરેનિયમ-લીડ". તેના ઉપયોગ માટે અનુકૂળ વસ્તુઓ યુરેનિનાઈટ, ઝિર્કોન, મોનાઝાઈટ વગેરે જેવા યુરેનિયમ ધરાવતા ખનિજો છે.

જો સિસ્ટમની અખંડિતતા તૂટી ગઈ હોય, તો પ્રસરણને કારણે લીડનું નુકસાન શક્ય છે. જો કે, જો તમામ લીડ આઇસોટોપ્સ સમાન પ્રમાણમાં ખોવાઈ જાય, તો સમાનતા માન્ય રહે છે

. (6.13)

આધુનિક ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય યુગ માટે ગુણોત્તર 238 U/235 U લગભગ તમામ પદાર્થો માટે 137.8 ની બરાબર અને સમાન છે. તેથી, ગુણોત્તર 207 Pb/ 206 Pb વધારાના પરિબળ તરીકે સેવા આપી શકે છે, જે વ્યક્તિને સમીકરણનો ઉપયોગ કરીને ઉંમરની ગણતરી કરવાની મંજૂરી આપે છે (6.13) t. જો પરિણામી સંબંધ (6.11) થી નીચેના મૂલ્યો સાથે સુસંગત હોય, તો આ સૂચવે છે કે સિસ્ટમ બંધ છે.

(6.11) મુજબ, બિન-રેડિયોજેનિક મૂળના પ્રાથમિક લીડની હાજરી યુરેનિયમ ખનિજોની ઉંમરના અતિશય અંદાજ તરફ દોરી જાય છે. નોન-રેડિયોજેનિક આઇસોટોપ 204 Pb ની સામગ્રીને માપીને કોઈ આ અતિશય અંદાજને સુધારી શકે છે. કિરણોત્સર્ગી ખનિજોમાં ગુણોત્તર 206 Pb/ 204 Pb અને 207 Pb/ 204 Pb (તેમજ 208 Pb/ 204 Pb, જો વય વધુમાં 208 Pb/ 232 થ દ્વારા નિર્ધારિત કરવામાં આવે છે) ની તુલના એ જ ગુણોત્તર સાથે કરવામાં આવે છે જ્યાં સાથેના ખનિજોમાં U અને Th ની સામગ્રી નજીવી છે, અને તમામ લીડ આઇસોટોપને બિન-રેડિયોજેનિક ગણી શકાય.

યુરેનિયમની ખોટની હાજરીમાં, વિવિધ ગુણોત્તરમાંથી ગણવામાં આવતી ઉંમર નીચે મુજબ હોવી જોઈએ: t(206 Pb/ 238 U) > t(207 Pb/ 235 U) > t(207 Pb/ 206 Pb). લીડના નુકસાનના કિસ્સામાં, મૂલ્યોનો ક્રમ tવિપરીત

પોટેશિયમ-આર્ગોન ડેટિંગ.ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય વય નક્કી કરવા માટે પોટેશિયમ-આર્ગોન પદ્ધતિ E.K. દ્વારા વિકસાવવામાં આવી હતી. ગેર્લિંગ (1949). કુદરતી પોટેશિયમમાં 40 K નું કિરણોત્સર્ગી આઇસોટોપ હોય છે, જેની સરેરાશ સામગ્રી કુદરતી મિશ્રણમાં 0.012% છે. 40 K નો સડો β–- સડો અથવા ઈલેક્ટ્રોન કેપ્ચર દ્વારા થાય છે. 40 Ca ની રચના સાથેની પ્રથમ ચેનલનું કોઈ વ્યવહારિક મહત્વ નથી, કારણ કે પોટેશિયમ ધરાવતા ખનિજોમાં સામાન્ય રીતે નોન-રેડિયોજેનિક 40 Ca હોય છે, જેનું યોગદાન ચોક્કસ રીતે ગણી શકાય નહીં. બીજી ચેનલ 40 Ar ની રચના તરફ દોરી જાય છે અને તેનો ઉપયોગ ડેટિંગ માટે થાય છે. 40 Ar માં રૂપાંતરિત 40 K ના અપૂર્ણાંકની ગણતરી β-સડોની ઉપજ વચ્ચેના સંબંધ પરથી કરી શકાય છે. y β(88%) અને ઇલેક્ટ્રોન કેપ્ચર આઉટપુટ y e(12%):

. (6.14)

સમય જતાં રચાયેલા રેડિયોજેનિક આઇસોટોપ 40 Ar અને 40 Ca ની કુલ માત્રા t, બરાબર

(λ - સડો સતત 40 K). બીજી બાજુ, (6.14) થી તે તેને અનુસરે છે

. (6.16)

(6.15) અને (6.16) ની સરખામણી કરીને, અમે ઉંમર નક્કી કરવા માટે એક સૂત્ર મેળવીએ છીએ:

. (6.17)

પોટેશિયમ-આર્ગોન પદ્ધતિ યુરેનિયમ-લીડ પદ્ધતિની તુલનામાં વધુ સાર્વત્રિક છે, કારણ કે પોટેશિયમ ધરાવતા ખનિજો વધુ વ્યાપક છે.

40 K સડો દ્વારા ઉત્પાદિત આર્ગોન ખનિજોમાંથી વિખરાઈ જાય છે. મોટાભાગના ખનિજો માટે, પ્રસરણ 300 o C કરતાં વધુ તાપમાને નોંધપાત્ર બને છે. ખનિજમાંથી આર્ગોન પ્રસરણનો દર તેના અનાજના કદ પર આધાર રાખે છે: ઝીણા દાણાવાળું ખનિજ ઝડપથી આર્ગોન ગુમાવે છે. મોટા કદવિસ્તારથી વોલ્યુમ ગુણોત્તર. પ્રસરણને કારણે આર્ગોનનું નુકસાન, આપેલ ખડકમાં સમાન પ્રકારના ખનિજ માટે અસંગત ડેટિંગ પરિણામોમાં પરિણમે છે. આ વયના મૂલ્યો સામાન્ય રીતે સાચા લોકોની તુલનામાં ઓછો અંદાજવામાં આવે છે, વધુમાં, કરતાં વધુ નુકશાનઆર્ગોન, વધુ દેખીતી ઉંમર ઓછી આંકવામાં આવે છે. IN કેટલાક કિસ્સાઓમાંવય નિર્ધારણ પરિણામોની અસંગતતા માટે ચોક્કસ કારણને ઓળખવું શક્ય છે.

રેડિયોકાર્બન ડેટિંગ. IN ઉપલા સ્તરોવાતાવરણ, કોસ્મિક કિરણોની રચના બદલાય છે. પ્રાથમિક કણો કોસ્મિક રેડિયેશન(મુખ્યત્વે પ્રોટોન) ધરાવતા ઉચ્ચ ઊર્જા, તેમના માર્ગમાં આવેલા અણુઓના મધ્યવર્તી કેન્દ્રને વિભાજિત કરી શકે છે. વિભાજનના પરિણામે, ન્યુટ્રોન ઉત્પન્ન થાય છે, જે બદલામાં પરમાણુ પ્રતિક્રિયાઓનું કારણ બની શકે છે. ન્યુટ્રોન દ્વારા થતી સૌથી મહત્વની પ્રતિક્રિયા 14 N થી 14 C માં રૂપાંતર છે. કોસ્મોજેનિક 14 C, જેને રેડિયોકાર્બન કહેવાય છે, તેનું અર્ધ જીવન 5730 વર્ષ છે. β-કણોનું ઉત્સર્જન કરીને, તે સ્થિર 14 N માં ફેરવાય છે. પૃથ્વીના વાતાવરણમાં રચાય છે, રેડિયોકાર્બન ઝડપથી ઓક્સિડાઇઝ થાય છે, કિરણોત્સર્ગીમાં ફેરવાય છે કાર્બન ડાયોક્સાઇડ 14 CO 2, જે 10-15 વર્ષમાં સંપૂર્ણપણે વાતાવરણમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડના સમગ્ર સમૂહ સાથે મિશ્રિત થાય છે. કાર્બન ડાયોક્સાઇડ દ્વારા, 14 સી છોડમાં અને ત્યાંથી અન્ય જીવંત જીવોમાં પ્રવેશ કરે છે. બાયોસ્ફિયરના વિનિમયક્ષમ કાર્બનમાં 14 C ની સંતુલન સાંદ્રતા 1.2∙10 -10% છે.

જલદી શરીરનું ચયાપચય બંધ થાય છે, પેશીઓમાં રેડિયોકાર્બનની સાંદ્રતા ઓછી થવા લાગે છે. આમ, સજીવોના અવશેષોમાં હાજર 14 સે.ની માત્રા દ્વારા, વાતાવરણ સાથે કાર્બન વિનિમયની સમાપ્તિની ક્ષણ નક્કી કરવી શક્ય છે, એટલે કે. મૃત્યુની ક્ષણ. આ ક્ષણથી પસાર થયેલ સમય સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:

, (6.18)

જ્યાં સાથે arr અને સાથેએટીએમ - નમૂના અને વાતાવરણીય કાર્બનમાં 14 સીની સાંદ્રતા; λ - સડો સતત 14 સે.

રેડિયોકાર્બન ડેટિંગ પદ્ધતિ 1951માં ડબલ્યુ. લિબી દ્વારા પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવી હતી અને તેનો ઉપયોગ સૌપ્રથમ કાર્બનિક મૂળના પુરાતત્વીય પદાર્થોની ઉંમર નક્કી કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો. સંપૂર્ણ ચતુર્થાંશ ઘટનાક્રમ માટે રેડિયોકાર્બન પદ્ધતિ ખૂબ મહત્વ ધરાવે છે. 14C ડેટિંગ માટે ઑબ્જેક્ટ્સની શ્રેણી ખૂબ વિશાળ છે. સામાન્ય રીતે, ખડકોમાં જોવા મળતા કાર્બનિક અવશેષોનો ઉપયોગ થાય છે - લાકડું, પીટ, હ્યુમસ, વગેરે. રેડિયોકાર્બનનું પ્રમાણમાં ટૂંકું અર્ધ-જીવન પદ્ધતિની લાગુ થવાની ઉપલી મર્યાદાને મર્યાદિત કરે છે, જે, જ્યારે આધુનિક સ્તરમાપવાની તકનીક 50 હજાર વર્ષ જૂની છે. પદ્ધતિની લાગુ થવાની નીચી મર્યાદા 1 હજાર વર્ષ હોવાનો અંદાજ છે; 14 C નો ઉપયોગ કરીને 1000 વર્ષથી નાની વસ્તુઓને ડેટ કરવાની સલાહ આપવામાં આવતી નથી, કારણ કે વચ્ચેના તફાવતને માપવામાં ભૂલ સાથેએટીએમ અને સાથે arr મોટી બને છે.

મૂળમાં રેડિયોકાર્બન પદ્ધતિઆ ધારણા છે કે બાહ્ય વાતાવરણ (હવા, પાણી) માં 14 સે ની સામગ્રી આ ક્ષણે પદાર્થમાં ચયાપચયની સમાપ્તિને રેકોર્ડ કરતી વખતે વર્તમાન સમયે સમાન હતી. આ ધારણા સંપૂર્ણપણે કડક નથી. પાછલા 200 વર્ષોમાં, અશ્મિભૂત ઇંધણના દહનના પરિણામે, વાતાવરણ તકનીકી CO 2 થી પાતળું કરવામાં આવ્યું છે, જેમાં વ્યવહારીક રીતે 14 C આઇસોટોપ નથી (કોલસા અને તેલમાં રેડિયોકાર્બનની સાંદ્રતા નહિવત્ છે). થર્મોન્યુક્લિયર વિસ્ફોટો, જેના પર તે રચાય છે મોટી સંખ્યામાંન્યુટ્રોન, તેનાથી વિપરીત, માં વ્યક્તિગત સમયગાળાવાતાવરણમાં 14 સે.ની સામગ્રીમાં નોંધપાત્ર વધારો થયો છે.

વધુમાં, વાતાવરણમાં 14 સે.ની સંતુલન સાંદ્રતા કોસ્મિક રેડિયેશનની તીવ્રતા પર આધારિત છે. કોસ્મિક રેડિયેશનમાંથી પ્રોટોન પૃથ્વીના ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા વિચલિત થાય છે, જે સ્ક્રીનની જેમ કાર્ય કરે છે. પેલેઓમેગ્નેટિક ડેટા દ્વારા અભિપ્રાય, તણાવ ચુંબકીય ક્ષેત્રછેલ્લા 10 હજાર વર્ષોમાં પૃથ્વી સતત બદલાઈ રહી છે. તદનુસાર, વાતાવરણના ઉપલા સ્તરો સુધી પહોંચતા કોસ્મિક પ્રોટોનના પ્રવાહની તીવ્રતા, અને તેથી 14 C ની રચના માટે જવાબદાર ગૌણ ન્યુટ્રોનની સંખ્યા પણ બદલાઈ ગઈ છે રેડિયોકાર્બન પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને વય નિર્ધારણ.

રેડિયોકાર્બન ડેટિંગ પદ્ધતિના વ્યાપક ઉપયોગથી નવા તબક્કાની ક્લાઇમેટોક્રોનોલોજીકલ યોજના બનાવવાનું શક્ય બન્યું. ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય ઇતિહાસ. તે જ સમયે સૌથી મહત્વપૂર્ણ પરિણામસંશોધને પૃથ્વીના વિવિધ પ્રદેશોમાં સમકાલીન આબોહવા પરિવર્તનના પુરાવા આપ્યા છે. ઉદાહરણ તરીકે, વિશ્વના તમામ ભાગોમાં 33 થી 30 હજાર વર્ષ પહેલા અને 16.5 થી 15 હજાર વર્ષ પહેલાની ગરમી વચ્ચે ઉચ્ચારિત ઠંડક જોવા મળી શકે છે.