Хиймэл цацраг идэвхт материалыг хэрхэн олж авдаг. Байгалийн усны байгалийн ба хиймэл цацраг идэвхт байдал

Хиймэл цацраг идэвхт бодисыг Ирен (1897-1956) ба Фредерик (1900-1958) Жолио-Кюри нар нээсэн. 1934 оны 1-р сарын 15-нд Парисын Шинжлэх Ухааны Академийн хурал дээр тэдний тэмдэглэлийг Ж.Перрин танилцуулав. Ирен, Фредерик нар альфа тоосонцороор бөмбөгдсөний дараа зарим хөнгөн элементүүд болох магни, бор, хөнгөн цагаан нь позитрон ялгаруулдаг болохыг тогтоожээ. Дараа нь тэд тухайн үед мэдэгдэж байсан цөмийн өөрчлөлтийн бүх тохиолдлуудаас ялгаатай байсан энэхүү ялгаралтын механизмыг тогтоохыг оролдов. Эрдэмтэд альфа тоосонцор (полони)-ийн эх үүсвэрийг хөнгөн цагаан тугалган цааснаас нэг миллиметрийн зайд байрлуулсан байна. Дараа нь тэд түүнийг арав орчим минутын турш цацрагт хордуулсан. Гейгер-Мюллерийн тоолуур нь тугалган цаас нь цацраг ялгаруулдаг болохыг харуулсан бөгөөд түүний эрчим нь цаг хугацаа өнгөрөх тусам экспоненциалаар буурч, хагас задралын хугацаа 3 минут 15 секунд байна. Бор болон магнийн туршилтанд хагас задралын хугацаа 14 ба 2.5 минут байв. Гэвч устөрөгч, лити, нүүрстөрөгч, бериллий, азот, хүчилтөрөгч, фтор, натри, кальци, никель, мөнгөтэй хийсэн туршилтуудад ийм үзэгдэл илрээгүй. Гэвч Жолио-Кюри хөнгөн цагаан, магни, борын атомуудыг бөмбөгдсөний улмаас үүссэн цацрагийг полони бэлдмэлд ямар нэгэн хольц байгаагаар тайлбарлах боломжгүй гэж дүгнэжээ. К.Манолов, В.Тютюнник нар "Атомын намтар" номондоо "Үүлийн камер дахь бор, хөнгөн цагааны цацрагийн шинжилгээнд энэ нь позитроны урсгал болохыг харуулсан" гэж бичжээ. Эрдэмтэд бусад бүх зүйлээс эрс ялгаатай шинэ үзэгдэлтэй тулгарсан нь тодорхой болов. мэдэгдэж байгаа тохиолдлуудцөмийн өөрчлөлтүүд. Тэр үеийг хүртэл мэдэгдэж байсан цөмийн урвалууд нь тэсрэх шинж чанартай байсан бол полонигийн альфа туяагаар цацруулсан зарим гэрлийн элементүүдээс эерэг электронууд ялгарах нь альфа цацрагийн эх үүсвэрийг арилгасны дараа бага эсвэл бага хугацаагаар үргэлжилсэн. Тухайлбал, борын хувьд энэ хугацаа хагас цаг хүрдэг” гэв. Жолио-Кюри энд гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн бид ярьж байнапозитроны ялгаруулалтаар илэрдэг бодит цацраг идэвхт байдлын тухай. Шинэ нотлох баримт шаардлагатай байсан бөгөөд юуны түрүүнд холбогдох цацраг идэвхт изотопыг тусгаарлах шаардлагатай байв. Рутерфорд, Кокрофт нарын судалгаан дээр үндэслэн Ирен, Фредерик Жолио-Кюри нар хөнгөн цагааны атомыг полониум альфа тоосонцороор бөмбөгдөхөд юу болохыг тогтоож чадсан. Нэгдүгээрт, альфа бөөмсийг хөнгөн цагааны атомын цөмд барьж авдаг бөгөөд эерэг цэнэг нь хоёр нэгжээр нэмэгдэж, үүний үр дүнд эрдэмтэд "радиофосфор" гэж нэрлэдэг цацраг идэвхт фосфорын атомын цөм болж хувирдаг. Энэ процесс нь нэг нейтроны ялгаралт дагалддаг тул үүссэн изотопын масс дөрөв биш гурван нэгжээр нэмэгдэж, 30-тай тэнцэнэ. Фосфорын тогтвортой изотоп нь 31 масстай. “Радиофосфор” 15 цэнэгтэй, 30 масстай, хагас задралын хугацаа нь 3 минут 15 секунд, нэг позитрон ялгаруулж, цахиурын тогтвортой изотоп болж хувирдаг. Хөнгөн цагаан нь 14 цэнэгтэй, 30 масстай фосфор болж, дараа нь цахиур болж хувирдаг цорын ганц бөгөөд маргаангүй нотолгоо нь зөвхөн эдгээр элементүүдийг тусгаарлаж, тэдгээрийн чанарын шинж чанарыг ашиглан тодорхойлох явдал юм. химийн урвал. Тогтвортой нэгдлүүдтэй ажилладаг химичүүдийн хувьд энэ нь энгийн ажил байсан ч Ирен, Фредерик хоёрын хувьд нөхцөл байдал огт өөр байсан: тэдний үйлдвэрлэсэн фосфорын атомууд ердөө гуравхан минут үргэлжилдэг байв. Химичид энэ элементийг илрүүлэх олон аргуудтай байдаг ч бүгд урт хугацааны тодорхойлолт шаарддаг. Тиймээс химичүүдийн санал нэгтэй байсан: фосфорыг ийм гэж тодорхойлох богино хугацааболомжгүй. Гэсэн хэдий ч Жолио-Кюригийн эхнэр, нөхөр "боломжгүй" гэдэг үгийг хүлээн зөвшөөрөөгүй. Хэдийгээр энэ "боломжгүй" ажил нь хүнд хүчир хөдөлмөр, хурцадмал байдал, ур чадвар, эцэс төгсгөлгүй тэвчээр шаарддаг боловч шийдэгджээ. Цөмийн өөрчлөлтийн бүтээгдэхүүний гарц маш бага, хувиралд орсон бодисын масс нь ердөө л хэдхэн сая атом байсан ч үүнийг бий болгох боломжтой байв. химийн шинж чанарүүссэн цацраг идэвхт фосфор. Хиймэл цацраг идэвхт бодисын нээлтийг тэр даруйд энэ зууны хамгийн том нээлтүүдийн нэг гэж үнэлэв. Үүнээс өмнө зарим элементэд агуулагдаж байсан цацраг идэвхт бодисыг хүн ямар нэгэн байдлаар үүсгэж, устгаж, өөрчлөх боломжгүй байв. Жолио-Кюри хос шинэ цацраг идэвхт изотопуудыг гаргаж авснаар цацраг идэвхт бодисыг зохиомлоор үүсгэсэн анхны хүмүүс юм. Эрдэмтэд агуу зүйлийг урьдчилан таамагласан онолын үнэ цэнэЭнэ нээлт ба түүний боломжууд практик хэрэглээбиологи, анагаах ухаанд. Аль хэдийн орсон дараа жилХиймэл цацраг идэвхт бодисыг нээсэн Ирен, Фредерик Жолио-Кюри нар химийн салбарт Нобелийн шагнал хүртжээ. Эдгээр судалгааг үргэлжлүүлж, Италийн эрдэмтэн Ферми нейтроноор бөмбөгдөх нь хиймэл цацраг идэвхт бодис үүсгэдэг болохыг харуулсан. хүнд металлууд. Энрико Ферми (1901-1954) Ромд төрсөн. Хүүхэд байхдаа ч гэсэн Энрико математик, физикт маш их авьяастай байсан. Бие даан боловсролын үр дүнд олж авсан эдгээр шинжлэх ухааны гайхалтай мэдлэг нь түүнд 1918 онд тэтгэлэг авч, дээд сургуульд орох боломжийг олгосон. энгийн сургуульПизагийн их сургуульд. Дараа нь Энрико Ромын их сургуулийн химичдэд зориулсан математикийн багшаар түр зуурын байр сууриа хүлээн авав. 1923 онд тэрээр Макс Борнтой уулзахаар Герман руу, Гёттинген рүү бизнес аялалаар явсан. Италид буцаж ирээд Ферми 1925 оны 1-р сараас 1926 оны намар хүртэл Флоренцийн их сургуульд ажилласан. Энд тэрээр анхныхаа авдаг эрдмийн зэрэг"чөлөөт дэд профессор" бөгөөд хамгийн чухал нь өөрөө бий болгодог алдартай бүтээлквант статистик дээр. 1926 оны 12-р сард тэрээр шинээр байгуулагдсан тэнхимийн профессорын албан тушаалыг авчээ онолын физикРомын их сургуульд. Энд тэрээр залуу физикчдийн багийг зохион байгуулжээ: Расетти, Амальди, Сегре, Понтекорво болон бусад. Итали сургууль орчин үеийн физик. 1927 онд Ромын их сургуульд онолын физикийн анхны тэнхим байгуулагдахад түүний даргаар олон улсад нэр хүндтэй болсон Ферми сонгогджээ. Энд Италийн нийслэлд Ферми хэд хэдэн шилдэг эрдэмтдийг өөртөө нэгтгэж, орчин үеийн физикийн анхны сургуулийг байгуулжээ. Олон улсын шинжлэх ухааны хүрээлэлд үүнийг Ферми бүлэг гэж нэрлэж эхэлсэн. Хоёр жилийн дараа Ферми томилогдов Бенито Муссолинишинээр бий болсон гишүүний хүндэт албан тушаалд Хатан хааны академиИтали. 1938 онд Ферми шагнагдсан Нобелийн шагналфизикт. Шийдвэрт Нобелийн хорооФерми энэ шагналыг "нейтроноор цацраг туяагаар олж авсан шинэ цацраг идэвхт элементүүд байгааг нотлох баримт, үүнтэй холбоотой нээлтийн төлөө өгсөн" гэж хэлсэн. цөмийн урвалуудудаан нейтроноос үүдэлтэй." Энрико Ферми хиймэл цацраг идэвхт бодисын талаар 1934 оны хавар Жолио-Кюригийн эхнэр, нөхөр хоёр үр дүнгээ нийтэлсэн даруйд мэдсэн. Ферми Жолио-Кюригийн туршилтыг давтахаар шийдсэн боловч тэс өөр замаар нейтроныг бөмбөгдөх бөөмс болгон ашигласан. Ферми дараа нь бусад физикчдийн нейтронд үл итгэх шалтгаан болон өөрийн азтай таамаглалыг тайлбарлав: "Нейтроныг бөмбөгдөх бөөмс болгон ашиглах нь бараг устгаж болох нейтроны тоо хэмжээлшгүй их сул талтай байдаг." бага тоо-аас хүлээн авсан альфа тоосонцор цацраг идэвхт эх үүсвэр, эсвэл өндөр хүчдэлийн төхөөрөмжид хурдасгасан протон ба дейтероны тоо. Гэхдээ энэ сул тал нь нейтронуудын хиймэл цөмийн хувиргалт хийх үр ашгийн ачаар хэсэгчлэн нөхөгддөг. Тэд орсон их хэмжээгээрцөмийн өөрчлөлтийг бий болгох чадвартай. Нейтроноор идэвхжиж болох элементүүдийн тоо бусад төрлийн бөөмсөөр идэвхждэг элементүүдийн тооноос хамаагүй их байна." 1934 оны хавар Ферми элементүүдийг нейтроноор цацруулж эхлэв. Фермигийн "нейтрон буу" нь хэдэн см урттай жижиг хоолой байв. Тэдгээр нь нарийн ширхэгтэй бериллийн нунтаг ба радийн ялгаралтын "холимог" -оор дүүргэгдсэн байв. Ферми эдгээр нейтроны эх үүсвэрүүдийн нэгийг ингэж тодорхойлсон байдаг: “Энэ бол ердөө 1.5 см хэмжээтэй шилэн хоолой байсан ... түүнд бериллийн ширхэгүүд байсан; Хоолойг гагнахын өмнө түүнд тодорхой хэмжээний радийн ялгаралтыг нэвтрүүлэх шаардлагатай байв. Радоноор ялгардаг альфа тоосонцор их тообериллийн атомуудтай мөргөлдөж, нейтрон үүсгэдэг... Туршилтыг дараах байдлаар гүйцэтгэнэ. Хөнгөн цагаан эсвэл төмрийн хавтанг нейтроны эх үүсвэрийн ойролцоо байрлуулж, хэдэн минут, цаг эсвэл өдрийн турш (тодорхой тохиолдлоос хамааран) үлдээнэ. Эх үүсвэрээс ялгарах нейтронууд нь бодисын цөмтэй мөргөлддөг. Энэ тохиолдолд олон тооны цөмийн урвал явагддаг янз бүрийн төрөл..." Энэ бүхэн практик дээр ямар харагдаж байсан бэ? Судалж буй дээж нь байсан заасан хугацааэрчимтэй нейтроны цацрагийн дор Фермигийн ажилчдын нэг нь дээжийг өөр лабораторид байрлах Гейгер-Мюллерийн тоолуур руу гүйж, тоолуурын импульсийг бүртгэсэн. Эцсийн эцэст олон шинэ хиймэл радиоизотопууд богино настай байсан. 1934 оны 3-р сарын 25-ны өдрийн анхны мэдээнд Ферми хөнгөн цагаан, фторыг бөмбөгдөж, электрон ялгаруулдаг натри, азотын изотопуудыг (Жолиот-Кюри шиг позитрон биш) олж авсан гэж мэдээлсэн. Нейтроны бөмбөгдөлт арга нь маш үр дүнтэй болох нь батлагдсан бөгөөд Ферми задрал үүсгэх энэхүү өндөр үр ашиг нь "альфа бөөмс ба протоны эх үүсвэртэй харьцуулахад одоо байгаа нейтроны эх үүсвэрийн сул талыг бүрэн нөхдөг" гэж бичжээ. Үнэн хэрэгтээ маш их зүйлийг мэддэг байсан. Нейтронууд шатсан атомын цөмд хүрч, түүнийг хувиргадаг тогтворгүй изотоп, энэ нь аяндаа ялзарч, ялгардаг. Энэ цацрагт үл мэдэгдэх зүйл оршдог: зохиомлоор үйлдвэрлэсэн изотопуудын зарим нь бета туяа, бусад нь гамма цацраг, нөгөө хэсэг нь альфа бөөмсийг ялгаруулдаг. Өдөр бүр хиймэл аргаар олж авсан цацраг идэвхт изотопуудын тоо нэмэгдсээр байна. Цөмийн шинэ урвал бүрийг ойлгохын тулд ойлгох шаардлагатай байв нарийн төвөгтэй өөрчлөлтүүдатомууд Урвал бүрийн хувьд цацрагийн мөн чанарыг тодорхойлох шаардлагатай байсан, учир нь зөвхөн үүнийг мэдсэнээр диаграммыг төсөөлж болно. цацраг идэвхт задралмөн үр дүнд хүргэх элементийг урьдчилан таамаглах эцсийн үр дүн. Дараа нь химич нарын ээлж ирэв. Тэд үүссэн атомуудыг тодорхойлох ёстой байв. Энэ нь бас цаг хугацаа шаардсан. Ферми "нейтрон буу"-аа ашиглан фтор, хөнгөн цагаан, цахиур, фосфор, хлор, төмөр, кобальт, мөнгө, иодыг бөмбөгдөв. Эдгээр бүх элементүүд идэвхжсэн бөгөөд олон тохиолдолд Ферми үүнийг зааж өгч болно химийн шинж чанарүүссэн цацраг идэвхт элемент. Тэрээр энэ аргаар судалсан 68 элементийн 47-г нь идэвхжүүлж чаджээ. Амжилтаасаа урам зориг авч, Ф.Расетти, О.Дагостино нартай хамтран торий, уран зэрэг хүнд элементүүдийг нейтроноор бөмбөгдсөн. "Туршилтууд нь ердийн идэвхтэй хольцоос өмнө нь цэвэршүүлсэн хоёр элементийг нейтроноор бөмбөгдөх үед хүчтэй идэвхждэг болохыг харуулсан." 1934 оны 10-р сарын 22-нд Ферми үндсэн нээлт хийсэн. Нейтроны эх үүсвэр болон идэвхжүүлсэн мөнгөн цилиндрийн хооронд парафины шаантаг байрлуулснаар Ферми шаантаг нь нейтроны идэвхийг бууруулаагүй, харин бага зэрэг нэмэгдүүлснийг анзаарчээ. Ферми энэ нөлөө нь парафин дахь устөрөгч байгаатай холбоотой гэж дүгнэж, хуваагдлын идэвхжилд хэрхэн нөлөөлөхийг туршихаар шийджээ. их тооустөрөгч агуулсан элементүүд. Эхлээд парафин, дараа нь усаар туршилт хийсний дараа Ферми идэвхжил хэдэн зуун дахин нэмэгдсэнийг тэмдэглэв. Фермигийн туршилтууд асар их үр ашгийг харуулсан удаан нейтронууд. Гэхдээ гайхалтай зүйлээс гадна туршилтын үр дүн, мөн онд Ферми онолын хувьд гайхалтай амжилтанд хүрсэн. 1933 оны 12-р сарын итали хэл дээр аль хэдийн гарсан шинжлэх ухааны сэтгүүлТүүний бета задралын талаарх урьдчилсан бодлыг нийтэлсэн. 1934 оны эхээр түүний "Бета цацрагийн онолын зүг" хэмээх сонгодог нийтлэл хэвлэгджээ. Өгүүллийн зохиогчийн хураангуйд: "Нейтрино оршин тогтноход үндэслэсэн бета задралын тоон онолыг санал болгож байна: энэ тохиолдолд электрон ба нейтрино ялгаралтыг ялгаралтай адилтган авч үздэг. гэрлийн квантцацрагийн онол дахь өдөөгдсөн атом. Томъёо нь цөмийн амьдралын хугацаа болон бета цацрагийн тасралтгүй спектрийн хэлбэрээс гаралтай; гарсан томъёог туршилттай харьцуулсан." Ферми энэ онолын хувьд нейтрино таамаглал болон цөмийн протон-нейтроны загварыг бий болгосон бөгөөд энэ загварт зориулж Хайзенбергийн санал болгосон изотоник эргэлтийн таамаглалыг хүлээн зөвшөөрсөн. Фермигийн илэрхийлсэн санаан дээр үндэслэн Хидеки Юкава 1935 онд одоо пи мезон буюу пион гэгддэг шинэ энгийн бөөмс бий болно гэж таамаглаж байсан. Фермигийн онолыг тайлбарлахдаа Ф Расетти: "Үүний үндсэн дээр түүний бүтээсэн онол бараг өөрчлөгдөөгүй хоёр жил хагасыг тэсвэрлэх чадвартай болсон. хувьсгалт хөгжил цөмийн физик. Үүнийг тэмдэглэж болно физик онолИйм эцсийн хэлбэрээр төрөх нь ховор."

Цацраг идэвхит байдал нь... зарим атомын цөмийн чадвар химийн элементүүдцацраг хэлбэрээр энерги ялгарах замаар аяндаа бусад химийн элементүүдийн цөм болж хувирдаг. Байгальд байгаа бодисыг байгалийн цацраг идэвхт гэж нэрлэдэг бол энэ шинж чанарыг зохиомлоор олж авсан бодисыг хиймэл цацраг идэвхт бодис гэж нэрлэдэг. Цацраг идэвхит үзэгдлийг 1896 онд Францын физикч А.Беккерел ураны давсны фосфоресценцийг судалж байхдаа нээжээ. Гадны шалтгаанаас үл хамааран ураны давс задрах явцад рентген туяатай төстэй цацрагууд гарч ирэв: тэдгээр нь нэвтрэн оржээ. тунгалаг бус бодисууд, ил гэрэл зургийн цаас, ионжуулсан хий, нөлөөлөлд өртсөн амьд эд. 1898 онд Мари Склодовска-Кюри торийн цацраг идэвхт чанарыг нээсэн. Тэр бас үүнийг харуулсан ураны хүдэрцэвэр урантай харьцуулахад цацраг идэвхт чанар ихтэй. Мари, Пьер Кюри нар ураны давс нь бусад цацраг идэвхт бодисын хольц агуулдаг гэж үзсэн бөгөөд энэ нь полони, радий болж хувирсан.

Английн физикч Э.Рутерфордын (1911) харуулсан байгалийн цацраг идэвхт элементүүдийн цацраг нь өөр өөр физик шинж чанартай байдаг. Цахилгаан орон дахь цацрагуудын зарим нь сөрөг цэнэгтэй дамжуулагч руу хазайдаг бөгөөд энэ нь тэдгээрийн эерэг цэнэг; тэдгээрийг ά-туяа гэж нэрлэдэг. Цацрагийн өөр нэг хэсэг нь эерэг цэнэгтэй дамжуулагч руу хазайсан. Эдгээр сөрөг цэнэгтэй цацрагуудыг β-цацраг гэж нэрлэдэг. Цахилгаан талбарт хазайгаагүй цахилгаан саармаг туяаг γ-туяа гэж нэрлэдэг.

Байгалийн цацраг идэвхт задралын мөн чанарыг судалснаар Э.Рутерфорд бөөмийг зохиомлоор задлах боломжтой гэсэн дүгнэлтэд хүргэв. 1919 онд азотын атомын цөмийг ά тоосонцороор бөмбөгдөхдөө эерэг цэнэгтэй бөөм болох протоныг устгасан. Үүний зэрэгцээ шинэ химийн элемент үүссэн - хүчилтөрөгч.

1932 онд атомын цөмд протонтой хамт тэдгээртэй ижил хэмжээтэй нейтрон байдаг тухай мэдээлэл гарч ирэв. Зөвлөлтийн физикч Д.Д.Ианенко, Е.Г.Гапон, Германы физикч Голдхабер нар атомын цөмийн протон-нейтроп бүтцийн тухай онолыг боловсруулсан. Английн физикч Чадвик 1933 онд нейтроныг нээжээ. Ирен, Фредерик Жолио-Кюри нар хөнгөн цагаан, бор, магнийн ά-бөөмүүдийг бөмбөгдөхдөө нейтронтой хамт позитрон авчээ. Түүгээр ч зогсохгүй хөнгөн цагааны цацраг туяа зогссоны дараа ч позитрон ялгарсан, өөрөөр хэлбэл тэдгээрийг анх удаа олж авсан. цацраг идэвхт элементүүдзохиомлоор.

2713A1 +42 ά→10n + 3015P→ e+ + 3014Si

Хүнд цэнэгтэй бөөмсийн хурдасгуурт (циклотрон) үйлдвэрлэсэн анхны нейтроны генераторыг 1936 онд Лоренс зохион бүтээжээ.

1940 онд Зөвлөлтийн физикчидГ.Н.Флеров, К.А.Петржак нар ураны цөмийг 2-3 ширхэг ялгаруулж том хэсгүүдэд аяндаа задрах үзэгдлийг нээсэн. чөлөөт нейтронууд, энэ нь эргээд шинэ нейтрон ялгарснаар бусад цөмүүдийг задлахад хүргэсэн гэх мэт. Боломжийг харуулсан. гинжин урвал, энэ нь тогтвортой химийн элементүүдийг нейтроноор цацруулж, цацраг идэвхт болгоход ашиглаж болно. Альфа тоосонцороос ялгаатай нь нейтрон нь цахилгаан саармаг шинж чанартай тул атомын цөмд амархан нэвтэрч, тэднийг өдөөгдсөн төлөвт шилжүүлдэг.

1942 онд АНУ-д Италийн физикч Э.Ферми анх практикт гинжин урвалд хүрч, ажиллаж байгаа цөмийн реакторыг бүтээжээ. Эхний дээжийг боловсруулах нь Дэлхийн 2-р дайнаас эхэлдэг атомын зэвсэг. Үүнийг АНУ 1945 онд бөмбөгдөлтийн үеэр ашиглаж байжээ Японы хотуудХирошима, Нагасаки. 1954 онд ЗХУ дэлхийн анхны атомын цахилгаан станцыг арилжааны зориулалтаар ашиглаж эхэлсэн.

Атомын реактор, хүчирхэг цэнэглэгдсэн бөөмийн хурдасгуур бүтээсний ачаар одоо үндэсний эдийн засаг, тэр дундаа анагаах ухаанд ашиглах боломжтой бүх химийн элементүүдийн цацраг идэвхт изотопуудыг олж авсан.

Тогтвортой химийн элементүүдийн атомуудын цөмийг нейтрон, протон, дейтероноор бөмбөгдөх, түүнчлэн цөмийн реактор дахь уран эсвэл плутонийн задралын бүтээгдэхүүнээс хиймэл цацраг идэвхт изотопуудыг гаргаж авдаг.

Үүний жишээ бол радиофосфор үйлдвэрлэх урвал юм.

3115P + 10n → 3215Р эсвэл 3115P + 11H → 3215P + e+ + p.

Цацраг идэвхжлийн үзэгдлийг 1896 онд Францын физикч Анри Беккерел нээжээ. Тэрээр уран агуулсан бодисууд гэрэл зургийн ялтсуудыг харлуулдаг үл үзэгдэх туяа ялгаруулж, цаас, мод болон бусад өтгөн зөөвөрлөгчийг нэвтэлж чаддаг болохыг олж мэдсэн. Хэсэг хугацааны дараа Францын нэрт физикч Мари Склодовска-Кюри, Пьер Кюри нар уранаас гадна торий, полони зэрэгт ийм цацраг ялгаруулах чадвартай болохыг тогтоожээ. Хэсэг хугацааны дараа (1898) тэд радиумыг нээсэн. Кюри нар радийг цэвэр хэлбэрээр нь тусгаарласан бөгөөд энэ нь шинж чанараараа баритай төстэй зөөлөн мөнгөлөг цагаан металл байв. Радиумаас ялгарах цацрагийн эрчим нь уранаас хэдэн сая дахин их болохыг судалгаагаар тогтоосон. Беккерел ба Кюри нар радиумын цацраг хүний ​​биед хүчтэй нөлөө үзүүлдэг болохыг харуулсан.

Беккерелийн нээсэн зарим элементийн цацраг ялгаруулах чадварыг Кюричууд цацраг идэвхт чанар, ийм чадвартай бодисыг цацраг идэвхит бодис гэж нэрлэжээ.

Одоогийн байдлаар цацраг идэвхт задралаас үүссэн цацрагийг ионжуулагч эсвэл цөмийн цацраг гэж нэрлэдэг. Эдгээр нэрсийн эхнийх нь эдгээр цацрагийн гол шинж чанаруудын нэг болох хүрээлэн буй орчинд ионжуулалт үүсгэх чадвартай холбоотой юм. Гэсэн хэдий ч энэ чадварыг бас эзэмшдэг рентген туяаба хэсэгчлэн хэт ягаан туяа. Тиймээс "цөмийн цацраг" гэсэн нэр нь илүү зөв юм.

Байгалийн цацраг идэвхт элементүүд

Байгалийн буюу байгалийн ялгаруулагч нь бүгд байгальд байдаг цацраг идэвхт изотопууд бөгөөд хүний ​​гараар бүтээгддэггүй. Өмнө дурьдсанчлан байгалийн цацраг идэвхт бодисын үзэгдлийг нээсэн XIX сүүлзуун. Байгалийн цацраг идэвхт бодисын ул мөр нь бүх амьд ба амьгүй бодисуудаас олддог.

Байгалийн цацраг идэвхт бодисын нээлт олон хүнд нөлөөлсөн үндсэн ойлголтуудшинжлэх ухаан. Байгалийн цацраг идэвхт үзэгдлийг бий болгоход ашигласан үр дүнтэй аргуудбодисын микроскопийн бүтэц, тэдгээрийн шинж чанарыг судлах. Байгалийн ялгаруулагчийн цацраг идэвхт чанарыг бүтцийг судлахад ашиглаж эхэлсэн атомын цөмүүддэлхийн насыг тооцоолох, далайн ёроолд тунадасны хурдыг хэмжих.

Одоогийн байдлаар байгальд 340 орчим изотоп илэрсэн бөгөөд тэдгээрийн 70 нь цацраг идэвхт, эдгээр нь ихэвчлэн хүнд металлын изотопууд юм.

Байгалийн цацраг идэвхт изотопын үндсэн тоо хэмжээ нь хамаарна хүнд элементүүд. 80-аас дээш атомын дугаартай бүх элементүүд цацраг идэвхт изотоптой байдаг. Элементүүдийн изотопууд атомын дугаар 82-аас дээш нь тогтвортой төлөвт ерөнхийдөө тодорхойгүй, бүгд цацраг идэвхт бодис юм. Байгалийн цацраг идэвхт бодис ялгаруулагчаас гадна дэлхийн гарал үүсэл, харилцан үйлчлэлийн явцад үүссэн зарим изотопууд байдаг сансрын туяахийнүүдтэй дэлхийн агаар мандалТэгээд тусдаа элементүүд дэлхийн царцдас. Тэдгээрийн хамгийн чухал нь нүүрстөрөгч (C 14) ба тритиум (H 3) юм.

Байгальд байдаг байгалийн цацраг идэвхт изотопуудыг гурван бүлэгт хувааж болно. Эхний бүлэгт байгалийн цацраг идэвхт элементүүд багтдаг бөгөөд тэдгээрийн мэдэгдэж буй изотопууд нь цацраг идэвхт юм. Энэ бүлэгт дараалсан хувирдаг изотопуудын гурван гэр бүл орно: ураны цуврал - радий, торий, актини. Эдгээр цацраг идэвхт гэр бүлийн завсрын задралын бүтээгдэхүүн нь хатуу ба хийн изотопууд (эсманацууд) юм. Хамгийн өндөр үнэ цэнэЭнэ бүлгээс уран (U 235), тори (Th 232), радий (Ra 226), радон (Rn 222, Rn 220) орно. Хоёрдахь бүлэгт генетикийн хувьд хамааралтай, өөрөөр хэлбэл гэр бүл үүсгэдэггүй химийн элементүүдийн изотопууд орно. Энэ бүлэгт кали (K 40), кальци (Ca 48), рубиди (Rb 87), циркони (Zr 96), лантан (La 138), самари (Sm 147), лютети (Lu 176) орно. Энэ бүлгийн кали нь үндсэн ач холбогдолтой: үүнийг тодорхойлдог хамгийн том үнэ цэнэбайгалийн цацраг идэвхт байдал.

Гурав дахь бүлэгт сансар огторгуйн цацрагийн нөлөөн дор стратос мандалд үүсдэг, атмосферийн хур тунадасны нөлөөгөөр бүрэлдэж, бүрэлдхүүнээрээ унадаг космоген изотопууд орно. дэлхийн гадаргуу. Энэ бүлэгт тритий (H 3), бериллий (Be 7, Be 10), нүүрстөрөгч (C 14) орно.

Байгалийн ялгаруулагч нь голчлон урт наст изотопууд, хагас задралын хугацаа 10 8 --10 16 жил. Муудалтын явцад тэд b ба b бөөмс, түүнчлэн g-туяаг ялгаруулдаг. Ерөнхийдөө эдгээр байгалийн цацраг идэвхт изотопууд нь маш тархсан төлөвт байдаг.

Хиймэл цацраг идэвхт изотопууд

Байгалийн элементүүдийн холимогт байдаг байгалийн цацраг идэвхт изотопуудаас гадна олон хиймэл цацраг идэвхт изотопуудыг мэддэг. Төрөл бүрийн цөмийн урвалын үр дүнд хиймэл цацраг идэвхт изотопууд үүсдэг. Байгалийн цацраг идэвхт байдлын судалгаа нь нэг химийн элемент нөгөөд хувирах нь атомын цөм доторх өөрчлөлтөөс үүдэлтэй болохыг харуулсан. цөмийн дотоод үйл явц. Үүнтэй холбогдуулан атомын цөмд нөлөөлөх замаар зарим химийн элементүүдийг зохиомлоор бусад болгон хувиргах оролдлого хийсэн.

Зарим химийн элементүүдийг бусад болгон хувиргахын тулд атомын цөмийг ийм нөлөөнд оруулах шаардлагатай байсан бөгөөд энэ нь цөмийг өөрчлөх, зарим элементийг бусад болгон хувиргахад хүргэдэг. Үүний үр дүнд цөмийн дотоод бондын энергитэй ижил дарааллын эрчим хүчний эх үүсвэрүүд шаардлагатай байв. Үр дүнтэй эматомын цөмд үзүүлэх нөлөө нь тэдгээрийг бөөмсөөр бөмбөгдөх явдал байв өндөр энерги(хэдэн саяас хэдэн арван тэрбум электрон вольт хүртэл).

Эхлээд цацраг идэвхт цацрагийн б-бөөмүүдийг бөмбөгдөх бөөмс болгон ашиглаж байсан.

1919 онд Рутерфорд анх удаа азотын цөмийг полони В тоосонцороор бөмбөгдөж, зохиомлоор хуваасан. Дараа нь тэд бусад цэнэглэгдсэн хэсгүүдийг ашиглаж эхэлсэн бөгөөд эхлээд тэдэнд маш өндөр хурдыг өгчээ ( кинетик энерги) тусгай хурдасгуурт. Үүнээс гадна цөмийн реакторуудаас үүссэн цэнэгтэй болон саармаг хэсгүүдийн урсгалыг одоогоор ашиглаж байна. Хурдан нөлөөгөөр үүссэн атомын цөмийг хувиргах үйл явц энгийн бөөмс(эсвэл бусад атомын цөмийг) цөмийн урвал гэж нэрлэдэг. Жишээлбэл, b-туяаг азотын давхаргаар дамжуулсны дараа хүчилтөрөгчийн изотопын атомууд ба устөрөгчийн атомын цөмүүд үүсдэг. протонууд. Энэхүү цөмийн урвал дараах байдлаар явагдана: a b бөөмс азотын цөмд орж, түүнд шингэдэг. Үүссэн завсрын цөмфторын изотоп 9 F 18 тогтворгүй болж, тэр даруй нэг протоныг хаяж, хүчилтөрөгчийн изотоп болж хувирдаг.

Одоогийн байдлаар цөмийн урвалыг илүү товчилсон хэлбэрээр бүртгэж байна. Бөмбөгдөж буй атомын цөмийн тэмдгийн дараа бөмбөгдөлтөд өртөж буй бөөм болон урвалын үр дүнд үүссэн бусад хэсгүүдийг хаалтанд зааж өгсөн болно; Атомын цөмийн бэлгэдэл - бүтээгдэхүүн нь хаалтны ард байрладаг. Энэ хариу үйлдэл бичих арга нь иймэрхүү харагдаж болно. Рутерфордын хийсэн анхны хиймэл цөмийн урвал нь хиймэл цөмийн урвал явагдах боломжийг баталж, протонууд нь атомын цөмийн нэг хэсэг бөгөөд эдгээр цөмүүдээс тасарч болохыг шууд харуулсан.

Бүх цөмийн урвалууд нь тодорхой элементийн тоосонцор (г-квант орно) ялгардаг. Олон тооны цөмийн урвалын бүтээгдэхүүн нь цацраг идэвхт бодис болж хувирдаг. Хиймэл цацраг идэвхит байдлын үзэгдэл ил тод мэдэгдэж байсан Францын физикчидИрен, Фредерик Жолио-Кюри нар 1934 онд. Тэд байгальд тогтвортой изотоп хэлбэрээр оршдог элементүүдийн цацраг идэвхт изотопыг зохиомлоор гаргаж авсан анхны хүмүүс юм. Ийм изотопуудыг хиймэл цацраг идэвхт изотоп гэж нэрлэдэг.

Бор, магни, хөнгөн цагааны элементүүдийг b бөөмсөөр бөмбөгдөх замаар анхны хиймэл цацраг идэвхт изотопуудыг гаргаж авсан. Хөнгөн цагааныг бөмбөгдөхөд нейтрон ялгарч, позитрон ялгаруулдаг фосфорын изотопыг олж авдаг. Фосфорын изотоп нь цацраг идэвхт болж, атомын цөм нь позитрон ялгаруулж, цахиурын цөм болж хувирав. Жолио-Кюригийн эхнэр, нөхөр хоёрын нээсэн хөнгөн цагааныг b бөөмсөөр бөмбөгдөх урвалыг харуулав. шинэ дүр төрхцацраг идэвхт задрал - байгалийн биоидэвхтэй изотопуудад ажиглагддаггүй позитроны задрал.

Хиймэл цацраг идэвхт изотопыг бөмбөгдөлтөөр олж авч болохыг хожим харуулсан тогтвортой изотопуудзөвхөн b-бөөмүүд биш, харин нейтрон болон бусад цөмийн бөөмс.

Одоогийн байдлаар цацраг идэвхт изотопуудыг бараг бүх элементүүдээр мэддэг бөгөөд олон төрлийн цөмийн урвалаар олж авах боломжтой. Иймээс огт өөр цөмийн урвалын үр дүнд ижил изотопыг ч авч болно. Хиймэл цацраг идэвхт бодис нээгдсэний дараа бараг бүх химийн элементийн атомуудад "шошго" хийх боломжтой болсон. Хиймэл цацраг идэвхт изотопуудыг тэмдэглэсэн атом болгон ашиглаж эхэлсэн. Шинжлэх ухааны олон төрлийн салбар, практикт тэмдэглэгээтэй атомын арга нь одоогоор маш чухал ач холбогдолтой юм.

Тэмдэглэсэн атомын арга нь эдгээр изотопуудыг индикатор болгон ашигладаг бол тогтвортой болон цацраг идэвхт изотопуудтай ажиллахыг хэлнэ гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Цацраг идэвхт изотопуудыг тогтвортой үерээс илүү олон удаа тэмдэглэсэн атом болгон ашигладаг.

Одоогийн байдлаар үйлдвэрүүд хиймэл цацраг идэвхт изотопыг олж авах гурван үндсэн аргыг ашиглаж байна: 1) бөмбөгдөлт. химийн нэгдлүүдба цөмийн бөөмсийн элементүүд; 2) изотопын хольцыг химийн аргаар ялгах; 3) байгалийн цацраг идэвхт изотопын задралын бүтээгдэхүүнийг ялгаруулах.

Биологийн болон хөдөө аж ахуйн ажлын хувьд эхний хоёр аргаар олж авсан изотопууд голчлон чухал байдаг. Аж үйлдвэрийн хэмжээнд хиймэл цацраг идэвхт изотопуудыг цөмийн реакторт харгалзах химийн элементүүдийг (гол төлөв нейтрон) цацрагаар гаргаж авдаг. (n, r) төрлийн цөмийн урвалын үр дүнд цацраг идэвхт элементийн изотопыг олж авдаг. (n, b) ба (n, p) төрлийн урвалд бусад элементүүдийн изотопууд үүсдэг.

Цацрагийн суурь үүсэхэд тэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг хиймэл эх сурвалжуудцацраг. Хиймэл цацраг идэвхт байдлын үзэгдлийг 1934 онд Жолио-Кюригийн эхнэр, нөхөр нээсэн бөгөөд альфа бөөмс гэрлийн элементүүдийн цөмийг бөмбөгдөхөд цацраг идэвхит бусад элементүүд үүсдэг болохыг харуулсан.

Цөм тогтвортой элементүүдмөн нейтроноор бөмбөгдөж болно. Одоогийн байдлаар хиймэл аргаар олж авсан 900 гаруй радионуклид мэдэгдэж байна. Ялангуяа олон тооны хиймэл радионуклидуудыг цөмийн реакторуудад үйлдвэрлэдэг. болон атомын цахилгаан станцын реакторууд. Тэдгээрийн ихэнх нь альфа ялгаруулагч бөгөөд хагас задралын хугацаа урт байдаг. Байгаагүй элемент гэж байдаггүй цацраг идэвхт изотоп.

Хүний үйл ажиллагаатай холбоотойгоор хиймэл радионуклид гарч ирэв. Тэд гурван бүлэгт хуваагдана:

1. Цацраг идэвхит бүтээгдэхүүн цөмийн задрал. Эдгээр нь нейтроны үйл ажиллагааны үр дүнд үүсдэг 235U, 238U, 239Pu гэх мэт цөмийн задралын урвалын үед үүсдэг. Агаар мандалд байгаа энэ бүлгийн радионуклидын эх сурвалжууд - туршилтууд цөмийн зэвсэг, цөмийн түлшний эргэлт ба цөмийн үйлдвэрлэлийн аж ахуйн нэгжүүдийн ажил (цөмийн цахилгаан станц, радиохимийн үйлдвэр гэх мэт). At цөмийн дэлбэрэлт 35 элементийн 250 орчим изотоп үүсдэг. Цацраг идэвхт задралын бүтээгдэхүүнүүд (RFPs): 131J, 137Cs, 90Sr, 140 Ba, 133Xe болон бусад олон бодисууд орно. RPD-ийн хагас задралын хугацаа хэдэн секундээс хэдэн арван жил хүртэл байдаг.

Үйлдвэрлэсэн радионуклидуудын ихэнх нь бета ба гамма ялгаруулагч (131J, 137Cs, 140Ba), үлдсэн хэсэг нь зөвхөн бета тоосонцор (90 Sr, 135Cs) эсвэл альфа тоосонцор (144Nd, 147Sm) ялгаруулдаг.

2. Цацраг идэвхит трансуран элементүүд, цөмийн эрчим хүчний байгууламжид болон цөмийн дэлбэрэлтийн үед хуваагдмал бодисын атомын цөмтэй дараалсан цөмийн урвал, улмаар үүссэн цацраг идэвхт задралын үр дүнд үүсдэг. хэт хүнд цөм. Эдгээр радионуклидууд нь 237Np, 239Pu, 241Am, 242Cm гэх мэтийг агуулдаг. Тэдгээр нь голчлон альфа идэвхтэй бөгөөд маш их шинж чанартай байдаг. урт хугацаахагас задралын хугацаа, тогтвортой изотопын дутагдал.

3. Эгэл бөөмсийн цөмийн урвалын үр дүнд үүссэн цацраг идэвхт бодисын өдөөгдсөн бүтээгдэхүүн. Уран эсвэл плутонийн задралын гинжин урвалын явцад үүссэн нейтронууд нь хүрээлэн буй орчны тогтвортой элементүүдийн цөмд нөлөөлж, цацраг идэвхт (идэвхжүүлэх урвал) болгодог. Эдгээр радионуклидууд нь: 45Ca, 24Na, 27Mg, 29Al, 31Si, 65Zn, 54Fe гэх мэт. Ихэнхтэд ялгаралтын явцад ялзардаг бета тоосонцорба гамма цацраг.

Хиймэл байдлыг бүрдүүлдэг үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд (IRF) нь:

Хүний цацраг идэвхт уналтад өртөхөд газрын агаарт агуулагдах, дэлхийн гадаргуу дээр хуримтлагдсан радионуклидаас үүсэх бета болон гамма цацраг; арьс, хувцасны цацраг идэвхт бодисоор бохирдсоны улмаас; амьсгалсан агаар, хоол хүнс, усаар бие махбодид нэвтэрч буй радионуклидуудын дотоод нөлөөллөөс үүдэлтэй.

2. Атомын цахилгаан станц, цацраг идэвхт хаягдал, ялангуяа атомын цахилгаан станцын ослын үед үүссэн санамсаргүй байдлаар үүссэн орон нутгийн, бүс нутгийн болон дэлхийн хэмжээний бохирдол. Ажиллаж байхдаа цөмийн реакторуудцөмийн дэлбэрэлтийн нэгэн адил их хэмжээний радионуклид үүсдэг (хуваалтын бүтээгдэхүүн 235U, 234Pu). Хагарлын бүтээгдэхүүний дийлэнх хэсэг нь хадгалагдаж, түлшний найрлагад шууд үлддэг. Цацраг идэвхт хаягдал нь хий, аэрозоль, шингэн, хатуу биет хэлбэртэй байж болно. Атомын цахилгаан станцаас хийн аэрозолийн ялгаруулалтыг удаашруулахын тулд шүүлтүүр суурилуулж, хадгалах камер, радиохроматографийн системийг (идэвхтэй нүүрстөрөгч дээр хийн шингээх) ашигладаг. Хийн-аэрозолийн ялгарал нь 100-150 м өндөртэй яндангийн хоолойд цацраг идэвхт бодис орох явдал юм. Агаар мандалд үүл хөдөлж байх үед хүмүүс бета болон гамма цацрагт өртдөг. Аэрозоль хэсгүүд, үүлнээс унаж, газар нутаг дээр суурьшиж, элементүүдэд нүүдэллэдэг экологийн системүүд. Хоол хүнснээс авсан зарим радионуклидууд хариуцдаг Хэрэв түлшний бариулын бүрхүүлд согог үүссэн бол задралын бүтээгдэхүүн нь хөргөлтийн шингэн рүү орж болно. Шингэн хог хаягдалгол мөрөн, нууранд цутгаж болно.

Ураны үйлдвэрийн аж ахуйн нэгжүүдийн үйл ажиллагааны явцад үйлдвэрлэлийн үе шат бүрт (олборлолт, боловсруулалт, уран баяжуулах, цөмийн түлш бэлтгэх) байгаль орчныг цацраг идэвхт бодисоор бохирдуулах боломжтой байдаг. Тийм ээ, уурхайд орчинУран-235 гэр бүлийн радионуклид, гол төлөв радон болон түүний задралын бүтээгдэхүүнээр бохирдсон. Боловсруулах үйлдвэрүүдийн ойролцоох бага агуулгатай хүдрийн овоолго нь мөн радон болон түүний задралын бүтээгдэхүүнийг агаар мандалд ялгаруулах эх үүсвэр болдог. Цөмийн түлшийг радиохимийн үйлдвэрүүдэд нөхөн сэргээх үед ялгаралт нь 3H, 14C, 137Cs гэх мэт байж болно.

3. Хэрэглээ нээлттэй эх сурвалжууд ионжуулагч цацрагВ аж үйлдвэрийн үйлдвэрлэл, хөдөө аж ахуй, В шинжлэх ухааны зорилго, эм гэх мэт. Цацраг идэвхт бодисыг үйлдвэрлэлд өргөн ашигладаг. Жишээлбэл, хөдөлгүүрийн поршений цагирагны элэгдлийг хянах дотоод шаталтцагирагыг нейтроноор цацруулж, үүний үр дүнд цацраг идэвхт болдог. Хөдөлгүүр ажиллаж байх үед цагирагны материалын хэсгүүд тосолгооны тос руу ордог. Газрын тосны цацраг идэвхт байдлын түвшинг судалснаар тодорхой хугацаахөдөлгүүрийн ажиллагаа, цагирагийн элэгдлийг олох. Цацраг идэвхт согог илрүүлэх аргыг ашиглан материал, бүтээгдэхүүний дотоод гэмтэл байгаа эсэх, байршил, хэлбэр, хэмжээ гэх мэтийг тодорхойлно.

Радионуклидуудыг анагаах ухаанд өргөн ашигладаг. Тэдгээрийн тусламжтайгаар бие даасан эрхтнүүдийн нөхцөл байдал оношлогддог - элэг, уушиг, бамбай булчирхай гэх мэт. (32Р, 57Се, 131J, 133Хе гэх мэт). Эдгээрийг хавдрыг оношлох, эмчлэхэд ашигладаг. Энэ зорилгоор 131J-ийг биед нэвтрүүлдэг, учир нь хавдар дахь бодисын солилцоо нь эрүүл эдээс хурдан явагддаг тул иодын радиоизотоп нь хавдарт хурдан хуримтлагддаг. Биеийн янз бүрийн хэсэгт цацраг туяаг судалснаар хавдрын байршлыг олж тогтооно.

Багаж хэрэгслийг цацрагаар ариутгах нь онцгой үүрэг гүйцэтгэдэг. нэг удаагийн тариур, хөвөн ноос, боолт гэх мэт. Радионуклидууд нь хөдөө аж ахуйд ч хэрэглэгдэх болсон. үр нь соёололт, бүтээмжийг нэмэгдүүлдэг. Цацраг туяаг үр тариаг халдваргүйжүүлэх, хөдөө аж ахуйн бүтээгдэхүүнийг хадгалахад ашигладаг. Цацраг идэвхт бодисыг (тэдгээрийн цацраг) археологи, геологи, геохими болон бусад салбарт ашигладаг.

Цацраг идэвхжил нэг химийн элементийн тогтворгүй изотопыг өөр элементийн изотоп болгон хувиргах гэж нэрлэдэг,зарим бөөмсийн ялгарал дагалддаг.

Байгалийн цацраг идэвхт байдал цацраг идэвхит гэж нэрлэдэг,байгалийн тогтворгүй изотопуудад ажиглагддаг.

Хиймэл цацраг идэвхт байдал изотопын цацраг идэвхт байдал гэж нэрлэдэг,цөмийн урвалын үр дүнд олж авсан.

Зураг дээр. Зураг 9.3-т нээлт хийх боломжтой болсон сонгодог туршилтыг үзүүлэв нарийн төвөгтэй найрлагацацраг идэвхт цацраг.

Цацраг идэвхт эмийг хар тугалгатай саванд нарийн сувгийн ёроолд байрлуулсан байна. Сувгийн эсрэг гэрэл зургийн хавтанг байрлуулсан. Сувгаас гарч буй цацрагт цацрагт перпендикуляр хүчтэй соронзон орны нөлөөлсөн. Суулгацыг бүхэлд нь вакуумд байрлуулсан.

Дүрмээр бол бүх төрлийн цацраг идэвхт бодис ялгаруулалтыг дагалддаг гамма цацраг - хатуу , богино долгион цахилгаан соронзон цацраг . Гамма цацраг нь цацраг идэвхт хувирлын өдөөгдсөн бүтээгдэхүүний энергийг бууруулах гол хэлбэр юм. Цацраг идэвхт задралд орж буй цөмийг нэрлэдэг эхийн; гарч ирж байна охин компаниДүрмээр бол цөм нь өдөөгдөж, үндсэн төлөвт шилжих нь γ-фотон ялгаруулалт дагалддаг.

Хүснэгтэнд Хүснэгт 1-д цацраг идэвхт бодисын үндсэн төрлийг харуулав.

Хүснэгт 1

Атомын цөмийн аяндаа задралд өртдөг цацраг идэвхт задралын хууль :

Хаана Н 0 - өгөгдсөн эзэлхүүн дэх бодисын цөмийн тоо эхлэх мөчцаг т = 0, Н– тухайн үеийн ижил эзэлхүүнтэй цөмийн тоо т, λ – задралын тогтмол , энэ нь 1 секундэд цөмийн задралын магадлал гэсэн утгатай бөгөөд нэгж хугацаанд цөмийн задралын хэсэгтэй тэнцүү байна.

Цацраг идэвхт бодисын аяндаа задралын хууль нь хоёр таамаглал дээр суурилдаг.

Муудалтын тогтмол нь үүнээс хамаардаггүй гадаад нөхцөл байдал;

· dt хугацааны дотор задрах цөмийн тоо нь байгаа цөмийн тоотой пропорциональ байна. Эдгээр таамаглал нь цацраг идэвхт задрал гэсэн үг юм статистик үйл явцмөн энэ цөмийн задрал нь юм санамсаргүй үйл явдалтодорхой магадлалтай байх.

Хэмжээ 1/λ тэнцүү байна дундаж наслалт (дундаж амьдралын хугацаа) цацраг идэвхт изотоп. Үнэхээр дундаж наслалт d Нцөм нь тэнцүү байна: . Дундаж үргэлжлэх хугацааτ анх байсан бүх цөмийн амьдрал:

.

(9.4.2)

Цөмийн задралын тогтвортой байдал нь тодорхойлогддог хагас амьдрал Т 1/2. Үүнийг ингэж нэрлэдэг цаг, тэр үед өгөгдсөн цөмийн анхны тоо цацраг идэвхт бодисхагасаар буурдаг. λ ба хоорондын хамаарал Т 1/2:

.

(9.4.3)

Байгалийн цацраг идэвхт байдалхар тугалганы ард байрлах химийн элементийн атомын цөмд ажиглагдсан үечилсэн хүснэгтМенделеев. Хөнгөн ба дунд цөмийн байгалийн цацраг идэвхт байдал нь зөвхөн цөмд ажиглагддаг , , , , , , .

Цөмийн цацраг идэвхт задралын үед цахилгаан цэнэгийн хадгалалтын хуулийг дараах байдлаар хангана.

Хаана З I д- эх цөмийн цэнэг; Збид– цацраг идэвхт задралын үр дүнд үүссэн бөөм ба бөөмийн цэнэг. Энэ хууль нь бүх цөмийн урвалыг судлахад хамаарна.

Массын тоог хадгалах дүрэм байгалийн цацраг идэвхт бодисын хувьд:

Хаана Ахор - эх цөмийн массын тоо; А и– цацраг идэвхт задралын үр дүнд үүссэн бөөм эсвэл бөөмийн массын тоо.

Офсетийн дүрэм (Фаянс ба Соддигийн дүрэм) цацраг идэвхт задралын үед:

цагтα - ялзрал ;

цагтβ – - ялзрал .

Энд эхийн цөм, Ю– охин цөмийн бэлгэдэл, – гелийн цөм, – электроны бэлгэдлийн тэмдэглэгээ. А= 0 ба З = –1.