Radyoaktif elementlerin bozunması için koşullar. Beta bozunmasının genel özellikleri

Radyoaktif bozunma, bir izotopun çekirdeğindeki temel parçacıkların kaybolduğu ve izotopun daha fazla hale gelmesine neden olan bir süreçtir. kararlı eleman. Bu atom altı maddeler atomu muazzam bir hızla terk eder. İzotop bozundukça radyoaktif yayar gama radyasyonu alfa ve beta parçacıklarının yanı sıra. Açıklama bu süreççoğu çekirdeğin kararsız olmasıdır. İzotoplar, aynı kimyasal elementin aynı sayıda protona sahip çeşitleridir, ancak farklı miktarlar nötronlar.

Radyoaktif alfa ve beta bozunma türleri. Aşağıda onlar hakkında daha fazlasını okuyun. Alfa bozunması sırasında, alfa parçacığı olarak da adlandırılan helyum açığa çıkar, beta bozunması sırasında atomun çekirdeği bir elektronu kaybeder ve ileri doğru hareket eder; periyodik tablo bir konum ve gama radyasyonu, fotonların veya gama ışınlarının eşzamanlı emisyonuyla çekirdeklerin bozunmasıdır. İÇİNDE ikinci durum işlem enerji kaybıyla gerçekleşir, ancak kimyasal elementte değişiklik yapılmaz.

Radyoaktif bozunma reaksiyonu, belirli bir süre boyunca, elementlerin çekirdeğinden, hala çekirdekte kalan nükleonların sayısıyla orantılı olarak bir dizi nükleon çıkacak şekilde ilerler. Yani atomda ne kadar çok kalırsa, atomdan o kadar çok çıkacaktır. Bir atomun bozunma hızı, radyoaktif bozunma sabiti olarak da bilinen radyoaktivite sabiti ile belirlenir. Ancak fizikte genellikle ölçülen şey bu değildir. Bunun yerine yarı ömür gibi bir değer kullanılır; bu değer, çekirdeğin nükleonlarının yarısını kaybettiği süre anlamına gelir. Maddenin türüne bağlıdır ve önemsiz paylaşımlar saniyelerden milyarlarca yıla kadar. Başka bir deyişle, bazı atom çekirdekleri sonsuza kadar var olabilirken, diğerleri çürümeden önce çok kısa bir süre var olabilir.

Bozunma sürecinde orijinal olan izotop ana izotop olarak adlandırılır ve ortaya çıkan sonuca da yavru izotop denir.

Radyoaktif elementler, vakaların büyük çoğunluğunda atomik fisyon reaksiyonları zincirinin bir sonucu olarak yaratılır. Örneğin: "anne" (birincil) çekirdek, birkaç "kız" çekirdeğine ayrılır ve bunlar da bölünür. Ve bu zincir, kararlı izotoplar oluşana kadar kesintiye uğramaz. Örneğin: Uranyumun yarı ömrü dört buçuk milyar yıldan fazladır. Bu süre zarfında bu element önce toryumu oluşturur, o da paladyuma dönüşür ve tüm bu uzun zincirin sonunda kurşun bulunur. Daha doğrusu kararlı izotopu.

Radyoaktif bozunmanın kendine has birçok özelliği vardır. Onun hakkında sessiz kalamayız” yan etkiler" Örneğin, herhangi bir radyoaktif izotopun örneğini alırsak, onun bozunması sonucunda aşağıdakileri içeren bir dizi elde ederiz: farklı ağırlıklarçekirdekler. Örnek olarak birçok fisyon zinciri gösterilebilir. Radyoaktivite genel olarak, doğal fenomen. Sonuçta maddelerin nükleer bozunması, insanın bu mekanizmaları keşfetmesinden çok önce meydana geldi. Ancak bu bozunmanın etkinliği tüm gezegenin radyoaktif arka planında bir artışa yol açtı. Özellikle bu tür doğal süreçlerin yapay olarak hızlanması nedeniyle.

İnsanlık için radyoaktif bozunma hem yeni fırsatlar hem de tehlikelerle sonuçlanır. En azından süreci hatırlamakta fayda var, özellikle radon-222 oluşumuna yol açıyor. Bu gaz büyük miktarlar gezegende bulundu. Kendi başına herhangi bir tehlike oluşturmaz, ancak yalnızca atomlarının çekirdekleri diğer elementlere parçalanmaya başlayana kadar. Özellikle havalandırılmayan bir ortamda oluşan fisyon ürünleri insan sağlığına zararlıdır.

Bir süreç olarak radyoaktif bozunma faydalı olabilir. Ancak yalnızca ürünlerini doğru kullanırsanız. Örneğin vücuda enjekte edilen radyoaktif fosfor, hastanın kemiklerinin durumu hakkında bilgi edinilmesine yardımcı olur. Yaydığı ışınlar ışığa duyarlı ekipmanlarla kayıt altına alınarak kırık bölgelerinin kayıtlı olduğu doğru görüntüler elde edilmesi mümkün olur. Radyoaktivite derecesi çok küçüktür ve insanlara herhangi bir zarar veremez.

Diyagramı Şekil 7'de gösterilen Klor-17 izotopunun bozunması örneğini kullanarak ikinci durumu ele alalım.

Diyagramdan Klor-17'nin gerçek b-bozunmasının üç şekilde (mavi çizgiler) meydana gelebileceği açıkça görülmektedir.

İlk durumda, yavru nüklid Argon-18'in atomu temel durumda oluşur. Bu, tek çürüme eylemini tamamlar.

İkinci durumda, yavru nüklid atomu uyarılmış bir durumda oluşur (uyarma enerjisi 2.170 MeV'dir). Atom heyecanlı durumdadır sınırlı zaman, bundan sonra bir g-kuantumu yayarak temel duruma geçer. Bu kuantumun enerjisi uyarılma enerjisine tam olarak eşittir.

Üçüncü durumda, yavru nüklid atomu da uyarılmış durumda oluşur (uyarma enerjisi 3,77 MeV'dir). Ancak ikinci durumdan farklı olarak burada yavru nüklidin atomu temel duruma iki şekilde geçebilir.

İlk olarak atom, 3,77 MeV enerjiye sahip bir gama kuantumu yayarak hemen temel duruma geçebilir.

Böyle bir geçişin olasılığı düşüktür ve atomların yalnızca %0,06'sı bu yoldan "gider". İkincisi (bunun için yol gidiyor

Atomların büyük çoğunluğu - %99,94) Bir atom önce 1,60 MeV enerjili bir g-kuantumu yayabilir ve daha düşük uyarılma enerjisine sahip bir duruma geçebilir ve ardından bir süre sonra temel duruma geçerek bir g-kuantumu yayabilir. 2,17 MeV enerjili g-kuantum. G-kuantanın bu şekilde ardışık emisyonuna g-kademeli adı verilir. G-kuantanın enerji spektrumunun şu şekilde olduğu açıktır: bu durumda irade hüküm sürdü

. Spektrum 1,60 MeV, 2,17 MeV ve 3,77 MeV enerjili üç çizgiye sahip olacak. Eğer yavru nüklidin atomları yalnızca temel durumda oluşuyorsa, bu durumda ana nüklid şöyle olacaktır: temiz

bir a - veya b - yayıcı, ancak gradasyon olmayacak.

Bunun bir örneği, diyagramı Şekil 8'de gösterilen Polonyum-210'un (saf a-yayıcı) bozunmasıdır. Gama kuantumu yayınlandığında kuantanın enerjisi 5 KeV ila 7 MeV aralığında olabilir ve alt sınır karakteristik bölgededir..

x-ışını radyasyonu G-quanta'nın her ikisine de sahip olmaması nedeniyle elektrik yükü

ne de geri kalan kütle, g-kuantanın emisyonu, A nükleonlarının sayısında ve Z çekirdeğinin yükünde bir değişikliğe yol açmaz. Enerjili kuantum D E, eşit fark

başlangıçtaki (uyarılmış) E2 ve E1 finalindeki (ana veya daha düşük bir uyarılma enerjisiyle uyarılmış) yavru nüklid çekirdeğinin enerjileri:

DE = E 2 - E 1 = E g

Atomdan ayrılmak her zaman mümkün olmuyor. Genellikle atomun kabuk elektronlarından biriyle etkileşime girer. Eğer D E enerjisi elektronun E St bağlanma enerjisinden büyükse, o zaman elektronun atomdan ayrılma şansı vardır. Bu tür elektronlara denir dönüşüm elektronları . Açıkçası, bu tür elektronların enerjisi g-kuantanın enerjisiyle aynı olacaktır.:

ayrık

burada E, yavru çekirdeğin geri tepme enerjisidir (bkz. Şekil 9).

Çoğu durumda, dönüşüm elektronları çekirdeğe en yakın K kabuğunun elektronlarıdır. Eğer çekirdek tarafından bağışlanan enerji K-kabuğu elektronları için Est'den azsa, dönüşüm elektronları bağlanma enerjisinin daha düşük olduğu dış kabuklardan (L, M) ayrılır.

Bir dönüşüm elektronunun uzaklaştırılmasından sonra, dış kabuklardaki elektronlarla doldurulan bir boşluk oluşur. Bu durumda, karakteristik Ka, Kb, La, ... adı verilen karşılık gelen X-ışını radyasyonu oluşur.

Karakteristik X-ışını radyasyonu da dönüştürülebilir. Bu durumda yayılan elektronlara, onları keşfeden bilim insanının anısına Auger elektronları adı verilir.

Şekil 10 söylenen her şeyi açıklayan bir diyagramı göstermektedir.

Çoğu atom çekirdeği kararsızdır. Er ya da geç kendiliğinden (ya da fizikçilerin dediği gibi) kendiliğinden) genellikle adı verilen daha küçük çekirdeklere ve temel parçacıklara bozunur ayrışma ürünleri veya alt öğeler.Çürüyen parçacıklara genellikle denir başlangıç ​​malzemeleri veya ebeveynler. Aşina olduğumuz tüm kimyasallar (demir, oksijen, kalsiyum vb.) en az bir tane içerir. kararlı izotop. (İzotoplarÇekirdeğinde aynı sayıda proton bulunan bir kimyasal elementin çeşitlerine denir - bu proton sayısı, elementin atom numarasına karşılık gelir - ancak farklı sayılar nötronlar.) Bu maddelerin bizim tarafımızdan iyi bilinmesi onların kararlılığını gösterir; bu da onların yeterince uzun yaşadıkları anlamına gelir. önemli miktarlar içinde birikmek doğal koşullar, bileşenlere ayrılmadan. Ama her biri doğal unsurlar Kararsız izotoplar da vardır - çekirdekleri nükleer reaksiyonlar sürecinde elde edilebilir, ancak hızlı bir şekilde bozundukları için uzun yaşamazlar.

Nükleer bozunma radyoaktif elementler veya izotoplar üç ana yolla meydana gelebilir ve bunlara karşılık gelen reaksiyonlar nükleer fisyon ilk üç harfiyle isimlendirilmiş Yunan alfabesi. Şu tarihte: alfa bozunmasıİki proton ve iki nötrondan oluşan bir helyum atomu serbest bırakılır; buna genellikle alfa parçacığı denir. Alfa bozunması, bir atomdaki pozitif yüklü protonların sayısının iki kat azalmasını gerektirdiğinden, alfa parçacığını yayan çekirdek, periyodik tabloda kendisinden iki konum daha aşağıda olan bir elementin çekirdeğine dönüşür. Şu tarihte: beta bozunmasıçekirdek bir elektron yayar ve element bir konum hareket eder ileri periyodik tabloya göre (bu durumda esasen bir nötron, bu elektronun radyasyonuyla bir protona dönüşür). Nihayet, gama bozunması - Bu Genellikle gama ışınları olarak adlandırılan yüksek enerjili fotonların emisyonu ile çekirdeklerin bozunması. Bu durumda çekirdek enerji kaybeder ancak kimyasal element değişmez.

Bununla birlikte, bir kimyasal elementin bir veya başka bir izotopunun kararsızlığı gerçeği, bu izotopun belirli sayıda çekirdeğini bir araya getirerek onların anlık bozunumlarının bir resmini elde edeceğiniz anlamına gelmez. Gerçekte, radyoaktif bir elementin çekirdeğinin bozunması, bir şekilde patlamış mısır yaparken mısırın kızartılması sürecini anımsatmaktadır: taneler (nükleonlar) tamamen öngörülemeyen bir sırayla "koçandan" (çekirdek) teker teker düşer, hepsi düşene kadar. Radyoaktif bozunma reaksiyonunu açıklayan yasa aslında sadece şu gerçeği belirtmektedir: Radyoaktif bir çekirdek, sabit bir süre boyunca, bileşiminde kalan nükleon sayısıyla orantılı sayıda nükleon yayar. Yani, "az pişmiş" koçan çekirdeğinde ne kadar fazla tahıl-nükleon kalırsa, sabit bir "kızartma" zaman aralığı sırasında o kadar fazla salınacaktır. Bu metaforu dile çevirirken matematiksel formüller radyoaktif bozunmayı açıklayan bir denklem elde ederiz:

D N = λN D T

nerede N-çekirdeğin yaydığı nükleon sayısı toplam sayı nükleonlar N zamanında T, A λ - deneysel olarak belirlendi radyoaktivite sabiti deney maddesi. Yukarıdaki ampirik formül doğrusal bir temsil eder diferansiyel denklem, kimin çözümü sonraki işlev belirli bir anda çekirdekte kalan nükleonların sayısını tanımlayan T:

N = N 0 e- λt

Nerede N 0, çekirdekteki nükleonların sayısıdır. başlangıç ​​anı gözlemler.

Radyoaktivite sabiti böylece çekirdeğin ne kadar hızlı bozunacağını belirler. Bununla birlikte, deneysel fizikçiler genellikle onu değil, sözde olanı ölçerler. yarı ömürçekirdek (yani, incelenen çekirdeğin içerdiği nükleonların yarısını yaydığı süre). Farklı radyoaktif maddelerin farklı izotopları için yarı ömürler (teorik tahminlere tamamen uygun olarak) saniyenin milyarda birinden milyarlarca yıla kadar değişir. Yani, bazı çekirdekler neredeyse sonsuza kadar yaşar ve bazıları kelimenin tam anlamıyla anında bozunur (burada yarı ömür süresinden sonra toplam kütlenin yarısının kaldığını hatırlamak önemlidir) başlangıç ​​malzemesi, iki yarılanma ömründen sonra - kütlesinin dörtte biri, üç yarılanma ömründen sonra - sekizde biri vb.).

Radyoaktif elementlerin ortaya çıkışına gelince, bunlar farklı şekillerde doğarlar. Özellikle Dünya'nın iyonosferi (atmosferin en üst tabakası) sürekli olarak bombalanıyor kozmik ışınlar parçacıklardan oluşan yüksek enerjiler (santimetre. Temel parçacıklar). Etkileri altında, uzun ömürlü atomlar kararsız izotoplara bölünür: özellikle kararlı nitrojen-14'ten dünyanın atmosferiçekirdekte 6 proton ve 8 nötron bulunan kararsız izotop karbon-14 sürekli olarak oluşur ( santimetre. Radyometrik tarihleme).

Ancak yukarıdaki durum oldukça egzotik. Çok daha sık olarak radyoaktif elementler oluşur. reaksiyon zincirleri nükleer fisyon . Bu, orijinal (“anne”) çekirdeğin iki “kız”a (yine radyoaktif) bozunduğu, onların da sırasıyla dört “torun” çekirdeğe vb. bozunduğu bir dizi olaya verilen addır. Süreç şu ana kadar devam eder: kararlı izotoplar elde edilene kadar. Örnek olarak, yarı ömrü yaklaşık 4,5 milyar yıl olan uranyum-238 izotopunu (92 proton + 146 nötron) ele alalım. Bu arada, bu süre yaklaşık olarak gezegenimizin yaşına eşittir; bu, Dünya'nın oluşumunun ilkel maddesinden gelen uranyum-238'in yaklaşık yarısının hala elementlerin toplamında bulunduğu anlamına gelir. dünyevi doğa. Uranyum-238, yarı ömrü 24 gün olan toryum-234'e (90 proton + 144 nötron) dönüşür. Toryum-234, 6 saatlik bir yarı ömre sahip paladyum-234'e (91 proton + 143 nötron) dönüşür - vb. Ondan fazla bozunma aşamasından sonra, nihayet kurşun-206'nın kararlı izotopu elde edilir.

HAKKINDA radyoaktif bozunmaÇok şey söyleyebiliriz ama özellikle değinilmesi gereken birkaç nokta var. İlk olarak, başlangıç ​​​​materyali olarak tek bir radyoaktif izotopun saf bir örneğini alsak bile, bu farklı bileşenlere bozunacak ve yakında kaçınılmaz olarak farklı nükleer kütlelere sahip farklı radyoaktif maddelerden oluşan bir "buket" elde edeceğiz. İkincisi, doğal reaksiyon zincirleri atom bölünmesi Radyoaktivitenin doğal bir olay olduğu, insandan çok önce var olduğu ve günahı ruhlarımıza yükleyip sadece suçlamanın gerekli olmadığı konusunda bize güvence verin. insan uygarlığı Dünya üzerinde mevcut olanlarda arka plan radyasyonu. Uranyum-238, Dünya'da başlangıcından beri vardı, çürümüş, çürüyor - ve bozunmaya da devam edecek ve nükleer santraller aslında bu süreci yüzde bir oranında hızlandırmak; yani özel bir şey yok zararlı etki doğanın sağladığına ek olarak sizi ve beni etkilemezler.

Son olarak, radyoaktif atomik bozunmanın kaçınılmazlığı, insanlık için hem potansiyel sorunlar hem de potansiyel fırsatlar doğurmaktadır. Özellikle, uranyum-238 çekirdeğinin bozunmasının reaksiyon zincirinde radon-222 oluşur - rengi, kokusu ve tadı olmayan, herhangi bir ortama girmeyen asil bir gaz. kimyasal reaksiyonlarÇünkü kimyasal bağ oluşturma yeteneğine sahip değildir. Bu inert gaz, ve kelimenin tam anlamıyla gezegenimizin derinliklerinden sızıyor. Genellikle bizim üzerimizde hiçbir etkisi yoktur; havada kolayca çözünür ve daha hafif elementlere parçalanıncaya kadar hafif bir konsantrasyonda orada kalır. Bununla birlikte, bu zararsız radon havalandırılmayan bir odada uzun süre kalırsa, zamanla çürüme ürünleri orada birikmeye başlar ve bunlar insan sağlığına zararlıdır (solunursa). Sözde “radon sorunu” bu şekilde ortaya çıkıyor.

Diğer tarafta, radyoaktif özellikler Eğer onlara akıllıca yaklaşırsanız, kimyasal elementler insanlara önemli faydalar sağlar. Özellikle radyoaktif fosfor artık kemik kırıklarının radyografik resmini oluşturmak için enjekte ediliyor. Radyoaktivite derecesi minimumdur ve hastanın sağlığına zarar vermez. Giriliyor kemik dokusu sıradan fosforla birlikte, bunları ışığa duyarlı ekipmana kaydetmeye ve kırık bir kemiğin tam anlamıyla içeriden resimlerini çekmeye yetecek kadar ışın yayar. Buna göre cerrahlar, karmaşık bir kırık üzerinde körü körüne ve rastgele değil, bu tür görüntüleri kullanarak kırığın yapısını önceden inceleyerek ameliyat etme şansına sahip oluyor. Genel olarak uygulamalar radyografi bilimde, teknolojide ve tıpta sayısız sayı var. Ve hepsi aynı prensipte çalışıyor: kimyasal özellikler atom (esasen, dış özellikleri elektron kabuğu) bir maddenin belirli bir maddeye atanmasını mümkün kılmak kimyasal grup; daha sonra, bu maddenin kimyasal özellikleri kullanılarak atom "doğru yere" iletilir ve ardından bu elementin çekirdeklerinin özelliği kullanılarak, tam olarak uygun şekilde bozunma sağlanır. kanunlarla kurulmuş Fizikçiler “grafiksel olarak” bozunma ürünlerini kaydediyor.

Tüm atom çekirdekleri iki gruba ayrılabilir: kararlı ve radyoaktif (kararsız) çekirdekler. Yarı ömrü Dünya'nın ömrüyle karşılaştırılabilecek kararlı izotop ve izotopların sayısı ~ 350'dir. Çekirdeklerin çoğu kararsız izotoplardır. Radyoaktif bir maddenin doğada keşfedilebilmesi için yarı ömrünün fazla olmaması gerekir. daha az yaş Dünya veya onun başka bir radyoaktif maddenin bozunması sonucu veya nükleer bir reaksiyon sonucu oluşması gerekir. α-, β-, γ-radyoaktivite ve atom çekirdeklerinin bölünmesinin yanı sıra, yeni radyoaktif bozunma türleri keşfedildi.
Daha fazlasına nadir türler radyoaktif bozunma şunları içerir:

• çift ​​β bozunumu,
• proton ve iki protonlu radyoaktivite,
• nötron radyoaktivitesi,
• küme radyoaktivitesi.

Tüm radyoaktivite türlerinde (gama radyoaktivitesi hariç), çekirdeğin bileşimi - proton sayısı - değişir. Z, kütle numarası A veya her ikisi.
Radyoaktif bozunmanın özellikleri, bozunmaya neden olan etkileşimlerden önemli ölçüde etkilenir. α bozunumu güçlü etkileşimlerden kaynaklanır. β-bozunumu zayıf etkileşimden kaynaklanır ve gama bozunması elektromanyetik etkileşimden kaynaklanır.
Var çeşitli nedenler kararsız çekirdeklerin yaşam süreleri birkaç büyüklük düzeyinde değişebilir.
a) Ağır pozitif yüklü parçacıkların emisyonu, potansiyel (Coulomb) bariyeri tarafından güçlü bir şekilde bastırılır.
b) Radyoaktif çekirdeklerin ömrünün uzun olmasının nedeni, bozunuma neden olan etkileşim yoğunluğunun düşük olması olabilir.
c) Radyoaktif bir çekirdeğin ömrü büyük ölçüde bozunum sırasında açığa çıkan enerjiye bağlıdır. Bu enerji düşükse ömür keskin bir şekilde artar. Zayıf etkileşim, Q: τ ~ 1/Q 5 bozunma enerjisine özellikle keskin bir bağımlılıkla karakterize edilir.
d) Radyoaktif bir çekirdeğin ömrü aynı zamanda ilk ve son çekirdeklerin dönüşleri arasındaki farka da büyük ölçüde bağlıdır.

Alfa bozunması.α bozunması olgusu, ağır çekirdeklerin kendiliğinden α parçacıkları yaymasıdır. Bu durumda çekirdeğin kütle numarası dört birim, atom numarası ise iki birim azalır:

(A,Z) → (A-4,Z-2) + 4 O.

α-bozunmasının karakteristik ampirik özelliklerini sıralayalım:
a) α bozunması Z > 60 olan ağır çekirdeklerde meydana gelir.
b) Bilinen α-radyoaktif çekirdeklerin yarı ömürleri büyük farklılıklar gösterir. Dolayısıyla, tungsten izotopu 182 W, T 1/2 > 8,3·10 18 yıla sahiptir ve protaktinyum izotopu 219 Pa, T 1/2 = 5,3·10 -8 s'ye sahiptir.

Çift-çift izotoplar için yarı ömrün α-bozunma enerjisine Q α bağımlılığı ampirik Geiger-Nettol yasasıyla iyi tanımlanmış

log T 1/2 = A + B/√Q α ,

A ve B'nin zayıf bir şekilde bağlı olduğu sabitler olduğu Z. Son çekirdeğin yükünü dikkate alarak Z yarılanma ömrü T 1/2 ile α-bozunma enerjisi arasındaki ilişki şu şekilde temsil edilebilir:

log T 1/2 = 9,54·Z 0,6 /√Q α − 51,37,

burada yarı ömür T 1/2 saniye cinsinden ifade edilir ve Q α MeV cinsinden ifade edilir. Resim gösteriyor deneysel değerler radyoaktif çift-çift çekirdeklerin yarı ömürleri (Z 74 ila 106 arasında değişir) ve bunların Geiger-Nettol ilişkisi kullanılarak tanımlanması.
Tek-çift, çift-tek ve tek-tek çekirdekler için genel eğilim korunur, ancak yarı ömürler aynı Z ve Q α'ya sahip çift-çift çekirdeklere göre 2-1000 kat daha uzundur.

E.Rutherford, 1936“1919'da bombalama sırasında şunu gösterdim:α -Hafif elementlerin parçacıkları bir proton, yani hidrojen çekirdeği yayarak yok edilebilir. Bu nedenle protonun aşağıdakilerden biri olması gerektiğini varsaydık. yapısal birimler Diğer atomların çekirdekleri bundan yapılmıştır ve teorisyenler çekirdeğin özelliklerini proton ve negatif elektronların kombinasyonlarıyla açıklamaya çalışmışlardır. Bununla birlikte, yavaş ve ağır bir protonu, çekirdek gibi sınırlı bir alanda hafif ve hareketli bir elektronla birleştirmek çok zordur ve Chadwick, yüksüz bir parçacığın - nötronun varlığını keşfettiğinde, bu soru görünüşe göre teorik çözümünü buldu. Daha sonra, tüm atomların çekirdeklerinin proton ve nötronların birleşiminden oluştuğunu, örneğin yükü 8 ve kütlesi 16 olan oksijenin 8 proton ve 8 nötrona sahip olduğunu varsaymak mümkün hale geldi. Çok öyleydi basit fikir Bunun anlamı, çekirdeği oluşturan parçacıkların aynı kütleye sahip olmasıydı. Ancak şu soru ortaya çıktı: Radyoaktif dönüşümler sırasında negatif bir elektronun sıklıkla çekirdekten uçması ve bazı yapay dönüşümler sırasında pozitif bir elektronun ortaya çıkması nasıl açıklanır? Buna cevaben teorisyenler, parçacıklar arasındaki etkileşim kuvvetlerinin çok büyük olduğu çekirdeğin kapalı alanında protonların nötronlara dönüştüğünü ve bunun tersinin de geçerli olduğunu öne sürdüler. Örneğin, bir nötron negatif bir elektron kaybederse proton haline gelir ve bir proton pozitif bir elektron kaybederse nötron olur, yani ilk durumda negatif bir parçacık, ikincisinde ise pozitif bir parçacık yayılabilir. Elektronlar ve pozitronlar çekirdekte serbest halde bulunmazlar, koşullara bağlı olarak bir nötron veya protonla ilişkilidirler ve ancak çekirdekte büyük enerji değişiklikleri meydana geldiğinde belirli koşullar altında salınabilirler."

Atom çekirdeğinin N-Z diyagramı. Koyu renk kararlı izotoplar gösterilmiştir.

G. Gamov, 1930: “Geçen yüzyılın sonunda keşfedilen radyoaktivite olgusu, atom çekirdeğinin basit bir birim olmadığını, çok karmaşık bir yapıya sahip olduğunu gösterdi. karmaşık yapı. Elementlerin radyoaktif bozunması sırasında gözlemlenen α ve β parçacıkları, Rutherford tarafından, ağır atomların kararsız çekirdeklerinden fırlatılan çekirdeğin kurucu parçaları olarak yorumlandı ve bozunma sırasında gözlenen çok sert radyasyon olan γ ışınları, elektromanyetik bozukluklar olarak yorumlandı. Çürümeden sonra çekirdeğin yeniden yapılandırılmasından kaynaklanır. Rutherford'un daha sonraki deneyleri ayrıca, dış enerjik etkilerin etkisi altında genellikle kararlı elementlerin çekirdeklerinin yapay olarak bölünmesi olasılığını da gösterdi.
İzotopların keşfi ve Aston'un atom ağırlıklarının tam sayılara çok yakın sayılarla ifade edildiğini gösteren araştırması, tüm elementlerin çekirdeklerinin proton ve elektronlardan oluştuğunu ve dört protondan oluşan oluşumların bir rol oynadığını fazlasıyla olası kıldı. Çekirdeğin yapısında çok önemli bir rol oynayan iki elektron (α-parçacıkları) ve çok yüksek stabiliteye sahiptirler.
İzotopların atom ağırlıklarının çok hassas ölçümleri, tam sayılardan küçük sapmalar (kütle hatası) ortaya çıkardı; bu da, bireyi bağlayan toplam enerjinin belirlenmesi olasılığına yol açtı. yapısal elemanlarçekirdekler tek bir bütün halinde.
γ-ışınlarının çizgi yapılarını gösteren spektrumlarına ilişkin ayrıntılı çalışmalar (bu çalışmaları esas olarak Ellis ve Meitner'e borçluyuz) atomun çekirdeğinde belirli kuantum enerji seviyelerinin varlığıyla uğraştığımız sonucuna varmıştır. karşılaştığımız şeylere oldukça benzer elektronik sistem atom.
En inanılmaz gerçek Kendiliğinden nükleer bozunma teorisinde karşılaştığımız bozunma, kararsız bir çekirdeğin bir α veya β parçacığını fırlatmadan önce aynı durumda kaldığı, genellikle inanılmaz derecede uzun zaman periyotlarıdır. Radyoaktif elementlerin ortalama ömrü, saniyenin önemsiz bir kısmından, milyonlarca yıl gibi olağanüstü derecede uzun sürelere kadar değişir ve her biri için, bu elementin, iyi tanımlanmış bir miktardır.
Bir parçacığın çekirdeği terk etmek için yeterli enerjisi varsa ve bu arada çekirdekten fırlatılan α- ve β-parçacıkları çok ama çok enerji taşıyorsa, bir parçacığın ayrılışını bu kadar uzun süre geciktiren nedenleri bulmak çok zor görünüyordu. önemli enerji rezervleri.
Fırlatılan bir parçacığın enerjisi ile çekirdekte kararsız bir durumda kaldığı ortalama süre (nükleer bozunma süresi) arasında iyi tanımlanmış bir ilişki olduğu uzun zamandır bilinmektedir. 1912'de Geiger ve Nattall, bozunan elementler için alfa parçacıklarının enerjisini apsis eksenine ve buna karşılık gelen bozunma sabitinin logaritmasını ordinat eksenine çizersek, o zaman belirli bir radyoaktif aile için noktaların yaklaşık olarak uzanacağını fark ettiler. düz bir çizgide. Bildiğimiz üç radyoaktif aile, uranyum, toryum ve aktinyum, üç paralel düz çizgiyle temsil edilmektedir.

Rutherford ve Chadwick'in deneyleri, a parçacıklarının hafif elementlerin çekirdekleriyle çok yakın çarpışması durumunda, varsayım altında türetilen formülden saçılan parçacıkların sayısında sapmaların gözlemlendiğini gösterdi. Coulomb etkileşimi. Gözlemlenen sapmalar, bu çekici kuvvetlerin varlığının varsayımıyla açıklanabilir; bu şekilde, bu kuvvetlerin kapsamı ve yasaları hakkında bir fikir edinebiliriz. Ne yazık ki, şu anda a parçacıklarının anormal saçılımına ilişkin yeterince ayrıntılı bir çalışma mevcut değildir ve teorik sonuçlar yaklaşık olarak aşağıdakilere indirgenmektedir. Hafif elementler (Mg, A1) için anormal çekim kuvvetleri 10 mertebesindeki mesafeleri etkilemeye başlar. -12 cm, mesafenin çeyrek veya beşinci kuvveti ile yaklaşık olarak ters orantılı olarak değişir ve yaklaşık 3∙10 mesafede Coulomb itme kuvvetine üstün gelir -13 çekirdeğin merkezinden cm uzakta - daha küçük mesafelerde α parçacığı açıkça zaten toplam çekici kuvvetlerin etkisi altındadır. İlgimizi çeken ağır radyoaktif elementlerin çekirdekleri için, büyük yükleri nedeniyle elimizdeki α parçacıkları bu kadar yakın mesafelere yaklaşamamakta ve anormal kuvvetler bölgesine ulaşamamaktadır. Rutherford ve Chadwick, α parçacıklarının uranyumda saçılmasıyla ilgili deneylerde (en hızlı α parçacıklarını kullanarak) yalnızca 3∙10 mesafeye ulaşabildiler. -12 cm ve normal saçılmadan herhangi bir sapma fark edilmedi - çekici kuvvetlerin bölgesi açıkça burada çekirdeğe 3∙10'dan çok daha yakın. -12 santimetre.
Görünüşe göre uranyumla yapılan bu deneylerin sonuçları bize çok az yardımcı olabilir - çünkü çekici kuvvetler bölgesine ulaşılamadı; Bu deneyler, α-bozunması olgusunu çözmenin anahtarını içeriyordu.
Uranyum çekirdeklerinin bozunmasına ilişkin verilerle karşılaştırıldığında, bu deneyler bakış açısından tamamen açıklanamayan bir paradoksa yol açmaktadır. klasik mekanik. Aslında: uranyum atomlarının çekirdekleri kararsızdır ve yaklaşık 6.8.10 enerjiye sahip a parçacıkları yayar. -6 erg. Çekirdeğe yakın çekim kuvvetlerinin varlığına ilişkin varsayımımıza göre, radyoaktif bir elementin çekirdeğinde bulunan alfa parçacığı, şekilde görüldüğü gibi bir tür potansiyel bariyerle çevrelenmiştir. Gerçek şu ki 3∙10 mesafelerde bile -12 bak sadece elimizde Coulomb kuvvetleri, bariyerin maksimum yüksekliğinin her durumda

Enerjisi yalnızca 6.8.10 olan bir uranyum alfa parçacığı nasıl olabilir? -6 Başka bir deyişle, uranyumdaki saçılma deneylerinde kullanılan, bariyerin dış eğimi boyunca "yuvarlanan" α-parçacıkları "RaG" henüz tepe noktasına ulaşamadıysa, α- nasıl olabilir? Önemli ölçüde daha az enerjiye sahip olan uranyum parçacıkları bariyerin üzerinden geçip uçup gidiyor mu? Klasik mekanik açısından bakıldığında, bir alfa parçacığının kendisinden daha yüksek bir bariyerden geçmesi toplam enerji, bariyerin içinde bir "negatif" olmalıdır kinetik enerji" ve dolayısıyla "hayali hız".
Ancak böyle bir olgunun ortaya çıkma ihtimali, bu durumla keskin bir çelişki içindedir. klasik mekanik modern dalga mekaniğinin doğrudan bir sonucudur. Tıpkı dalga optik ışıkta olduğu gibi, iki ortam arasındaki arayüze tam açıdan daha büyük bir açıyla gelen olay iç yansıma, kısmen ikinci ortama nüfuz eder - tıpkı dalga mekaniğinde olduğu gibi, de Broglie-Schrödinger dalgaları da kısmen "sanal hız" bölgesine nüfuz ederek parçacıkların bariyerin üzerinden "yuvarlanmasına" izin verir.
Potansiyel bir bariyerle çevrelenmiş bir çekirdekten alfa parçacığının yayılması sorununa geçersek, öncelikle bu bariyerin şeklini bilmeliyiz. Çekirdeğin yakınındaki ve içindeki (iç rampa) anormal çekici kuvvetlerin potansiyelinin seyrinin tam olarak bilinmediğini daha önce görmüştük; Öte yandan bariyerin iç dik eğimindeki potansiyelin kesin seyrinin bariyerin geçirgenliği üzerinde nispeten az bir etkiye sahip olduğunu görmek kolaydır. Bu durumda. biçimi hakkında en basit varsayımlarda bulunmak en mantıklısıdır; sonraki hesaplamalar için formüllerle verilen bariyer modelini kabul edeceğiz

Bu model iki bilinmeyen büyüklükle karakterize edilir: çekirdek yarıçapı r 0 Ve iç potansiyel W. Bir alfa parçacığının potansiyel bir bariyerle çevrelenmiş uzaydan ayrılması sorunu, çekirdeğin dışında uzaklaşan bir küresel dalga veren dalga denkleminin çözülmesine iner. Bu problem, bariyerin içinde duran α parçacığının bir dizi ayrık (kuantum) enerjisine ve buna karşılık gelen bir dizi kaçış olasılığına yol açar.
Ancak bu yazıda sorunun kesin çözümü üzerinde durmayacağız ve deneysel verilerle karşılaştırma için oldukça yeterli olan yaklaşık bir sonuçla yetineceğiz. Görünümünde yüksek irtifaİlk yaklaşım olarak, bir parçacığın çekirdeğin içindeki hareketini, iki milyon yıl sonra parçacığın yine de dışarı fırlayacağını unutarak, sonsuz yüksek duvarlar arasında kuşatılmış gibi düşünebiliriz. Biz sadece en düşük enerji durumuyla (ana yörünge) ilgileneceğiz, çünkü artık çekirdekteki tüm α parçacıklarının sahip olduğu olasılık fazlasıyla düşünülebilir. kuantum sayısı- bir.
Kaçma olasılığı λ, yaklaşık olarak bir α parçacığının bir bariyerle çarpışma sayısı ve geçirgenliğinin çarpımı olarak hesaplanabilir.

.

β-bozunması olgusunun aynı yöntem kullanılarak kolaylıkla açıklanması gerektiği görülmektedir. genel prensiplerα bozunmasının yanı sıra.
Gerçekte, bir nükleer elektronun fırlatılması olgusu birçok açıdan bir α parçacığının fırlatılmasına benzer. Burada aynı çok uzun periyotlarla ve enerji ile bozunma periyodu arasında aynı niceliksel olarak aynı ilişkiyle karşılaşıyoruz: daha yavaş β parçacıkları nükleer yaşamın daha uzun periyotlarına karşılık gelir.
Ancak önemli bir fark, β parçacıklarının spektrumunun bulanık olmasıdır.
Ellis'in araştırması, β parçacıklarının çekirdekten çok geniş sınırlar içinde değişen hızlarla ayrıldığını oldukça güvenilir bir şekilde ortaya koydu; Öte yandan enerjilerdeki bu bulanıklığı telafi edebilecek, dengeyi getirebilecek hiçbir süreç kesinlikle yok. toplam enerjiçekirdekler. Enerjinin korunumu yasasına göre, β bozunmasından kaynaklanan çekirdekler çok çeşitli bir enerji kaynağına sahip olmalıdır, ancak parçacıkların hızlarının ayrıklığı ve γ spektrumlarının doğrusallığı, iyi tanımlanmış bir ayrık enerjiye işaret eder. çekirdekler.
Böylece çekirdeğin içindeki ve ondan kaçan elektronlar için enerjinin korunumu yasasının uygulanamayacağı sonucuna varıyoruz.
Bu ve elektronların çekirdek içindeki hareketi sorunuyla ilgili bir takım diğer zorluklar, burada tamamen yeni bir şeyle karşılaştığımızı ve bunun modern teorik kavramlar temelinde açıklanamayacağını gösteriyor. Hiç şüphe yok ki, ışık hızına çok yakın bir hızla hareket eden parçacıkların nicemlenmesindeki tüm bu zorluklar, modern bilimin temel çelişkileriyle doğrudan bağlantılıdır. teorik fizik Dalga mekaniğini göreceli hareket durumlarına genelleştirme girişimlerinde. Çekirdekteki elektronların özelliklerinin incelenmesi, şu anda teorik fiziğin temel ilkelerinin daha da geliştirilmesi için deneysel materyal sağlayabilecek tek alandır.”

β-bozunması.β-bozunması sırasında enerjinin korunmaması sorunu, β-bozunmasının bir elektronla aynı anda bir nötrino ürettiğini öne süren Pauli tarafından çözüldü. β-bozunmasının toplam enerjisi elektron ve nötrino arasında dağıtılır. Bu nedenle, yalnızca elektronun enerjisinin kaydedilmesi β-bozunması enerjisinin açıkça korunmamasına yol açar. Kayıp enerji, tespiti son derece zor bir sorun olan nötrinolar tarafından taşınır.
β-bozunması çalışması atom çekirdeğinde meydana gelen süreçlerin anlaşılmasında son derece önemli bir rol oynamıştır. β-bozunması olgusu, çekirdeğin (A,Z) kendiliğinden 1. nesil leptonları yaymasıdır - bir elektron (pozitron) ve bir elektron nötrinosu (elektron antinötrino), aynı kütle numarası A'ya sahip bir çekirdeğe geçer, ancak atom numarası Z, bir fazla veya daha az. Şu tarihte: e- yakalama, çekirdek elektronlardan birini emer atom kabuğu(genellikle ona en yakın K kabuğundan), nötrinolar yayar. Literatürde e-yakalama için EC (Electron Capture) terimi sıklıkla kullanılmaktadır.
Üç tür β-bozunması β - - bozunması, β + - bozunması ve e-yakalama vardır.
β - : (A, Z) → (A, Z+1) + e - + e ,
β + : (A, Z) → (A,Z-1) + e + + ν e ,
e: (A, Z) + e - → (A,Z-1) + ν e .
Ana özellikβ-bozunması zayıf etkileşimden kaynaklanmasıdır. Beta bozunması çekirdek içi bir süreç değil, çekirdek içi bir süreçtir. Bir çekirdekte tek bir nükleon bozunur. Çekirdeğin içinde meydana gelen nükleon dönüşümleri ve β-bozunması için enerji koşulları şu şekildedir (nötrino kütlesinin sıfır olduğunu varsayıyoruz):
β - (n → p + e - + e), M(A, Z) > M(A, Z+1) + m e ,
β + (p → n + e + + ν e), M(A, Z) > M(A, Z-1) + m e ,
e-yakalama (p + e - → n + ν e), M(A, Z) + m e > M(A, Z-1).

β-bozunması, α-bozunması gibi, başlangıç ​​(A,Z) ve son (A,Z±1) çekirdeklerin farklı durumları arasında meydana gelir. Bu yüzden uzun zamandırβ-bozunması olgusunun keşfinden sonra, β-bozunması sırasında çekirdekten yayılan elektronların ve pozitronların spektrumlarının neden α-parçacıklarının spektrumları gibi ayrık değil sürekli olduğu açık değildi.
Deneysel gerçekler enerjinin, momentumun ve açısal momentumun korunumu yasalarıyla uyumsuz görünüyordu. Böylece bozunma sonucu oluşan elektronun ve çekirdeğin toplam enerjisi, başlangıçtaki çekirdeğin enerjisinden daha az oluyordu. Korunum yasalarını kurtarmak için, 1930'da W. Pauli, Tübingen'deki bir fizik konferansına katılanlara yazdığı bir mektupta, β bozunması sürecinde elektronla birlikte sıfır olan çok hafif (zor) bir parçacığın daha olduğunu öne sürdü. elektrik yükü ve spin J = 1/2.

W. Pauli, 1930: “Sevgili radyoaktif bayanlar ve baylar. Sürekli β spektrumunu aklımda tutarak, değişim istatistiklerini ve enerjinin korunumu yasasını kurtarmak için umutsuz bir girişimde bulundum. Yani çekirdeklerde “nötron” adını vereceğim ve spini 1/2 olan elektriksel olarak nötr parçacıkların bulunma ihtimali vardır. “Nötronun” kütlesi büyüklük sırasına göre elektronun kütlesiyle karşılaştırılabilir olmalı ve her durumda protonun kütlesinin 0,01'inden fazla olmamalıdır. Sürekli β spektrumu, bozunma sırasında elektronla birlikte bir "nötron"un da yayıldığını ve "nötron" ile elektronun enerjilerinin toplamının sabit kalacağını varsayarsak anlaşılır hale gelecektir.

1932'de nötronun keşfinden sonra E. Fermi, W. Pauli'nin parçacığına "nötrino" adını vermeyi önerdi. 1933'te Solvay Kongresi'nde W. Pauli, J = l/2 spinli nötr bir parçacık içeren β-bozunmasının mekanizması hakkında bir rapor yaptı. Pauli'nin hipotezi yalnızca enerjinin korunumu yasasını değil, aynı zamanda açısal momentum ve momentumun korunumu yasalarını da kurtardı. Klasik fizikte güvenilir bir şekilde kanıtlanmış korunum yasalarının kuantum süreçlerinde ihlal edildiğine dair son şüpheler reddedildi. 1934'te E. Fermi, enerjinin korunumu yasasına ve bir elektron ve bir nötrino'nun aynı anda çekirdekten yayıldığı varsayımına dayanarak β-bozunması teorisini geliştirdi. Fermi, elektronların gözlemlenen enerji spektrumunu açıkladı ve β bozunma oranını, β bozunma sırasında yayılan elektronların maksimum enerjisiyle ilişkilendirdi. En önemli unsur Fermi'nin beta bozunması teorisi, çekirdekte elektron bulunmadığının ifadesiydi.

Elektron ve nötrino beta bozunması anında yaratılır atom çekirdeği.

Bu bozunma, bir atomun ışık yaymasına benzer. Işık kuantumu bir atomda mevcut değildir, ancak atomun durumundaki bir değişikliğin bir sonucu olarak ortaya çıkar. Nötrinolar, 1956 yılında F. Reines ve C. Cohen'in deneylerinde deneysel olarak keşfedildi.

Elektronun temel özellikleri

Elektron nötrinosunun temel özellikleri

+ ?.

Sonra?-ayrılık atom numarası element değişir ve periyodik tablodaki bir hücrenin yerini değiştirir.
?-çürümek
?-çürümek bir atom çekirdeğinin bir ürün çekirdeğine ve bir ?-parçacığına (atom çekirdeği) kendiliğinden parçalanması denir.
?-bozunması, kütle numarası A >= 200 olan ağır çekirdeklerin bir özelliğidir. Doyma özelliği nedeniyle bu tür çekirdeklerin içinde nükleer kuvvetlerİki proton ve iki nötrondan oluşan izole edilmiş? parçacıkları oluşur. Bu şekilde oluşan bir parçacık, çekirdeğin diğer protonlarından gelen Coulomb itmesini tek tek protonlardan daha güçlü bir şekilde hisseder. Aynı zamanda β parçacığı nükleer çekim eğiliminden daha az etkilenir. güçlü etkileşim kalan nükleonlardan daha fazladır.
?-bozunumu için Soddy'nin yer değiştirme kuralı:

?-bozunması sonucunda element periyodik tablonun başına 2 hücre kayar. ?-bozunması sonucu oluşan yavru çekirdeğin de genellikle radyoaktif olduğu ortaya çıkar ve bir süre sonra o da bozunur. Radyoaktif bozunma süreci, çoğunlukla kurşun veya bizmut çekirdeği olan kararlı, yani radyoaktif olmayan bir çekirdek ortaya çıkana kadar meydana gelecektir.
?-çürümek
Gama ışınları elektromanyetik dalgalar dalga boyu ile daha küçük boyutlar atom. Genellikle atom çekirdeğinin uyarılmış durumdan temel duruma geçişi sırasında oluşurlar. Bu durumda çekirdekteki nötron veya proton sayısı değişmez, yani çekirdek aynı element olarak kalır. Ancak gama ışınlarının emisyonu diğer nükleer reaksiyonlara da eşlik edebilir.
Radyoaktif bozunma sırasında atom çekirdeğinde dönüşümler meydana gelir. Bu durumda oluşan parçacıkların enerjileri, tipik kimyasal reaksiyonlarda açığa çıkan enerjiden çok daha fazladır. Dolayısıyla bu işlemler pratik olarak atomun kimyasal ortamından ve bu atomun dahil olduğu bileşiklerden bağımsızdır. Radyoaktif bozunma kendiliğinden meydana gelir. Bu, belirli bir çekirdeğin bozunacağı anı belirlemenin imkansız olduğu anlamına gelir. Bununla birlikte, her bozunma türü için, tüm radyoaktif çekirdeklerin yarısının bozunduğu karakteristik bir zaman vardır. Bu süreye yarı ömür denir. Farklı radyoaktif izotoplar için yarı ömür, nanosaniyelerden milyonlarca yıla kadar çok geniş bir aralıkta değişebilir. Yarılanma ömrü kısa olan izotoplar oldukça radyoaktiftir ancak hızla yok olurlar. İzotoplar uzun süre yarı ömürleri zayıf radyoaktiftir, ancak bu radyoaktivite çok uzun bir süre devam eder.

Radyoaktif radyasyonun tespiti, onun bir madde üzerindeki etkisine, özellikle de iyonizasyonuna dayanır. Tarihsel olarak radyasyon ilk olarak ışınlanmış bir fotoğraf plakasının kararması nedeniyle kaydedilmiştir. Radyasyonun etkisi altında kimyasal reaksiyonların meydana geldiği fotografik emülsiyonlar hala tespit yöntemlerinden biri olmaya devam etmektedir. Geiger sayaçlarında başka bir tespit prensibi kullanılır - kendinden olmayanların ortaya çıkması elektrik deşarjıışınlanmış gazda. Hızlı yüklü bir parçacığın bireysel geçişlerini kaydetmeyen dozimetreler sıklıkla ışınlanmış malzemenin iletkenlik gibi özelliklerindeki değişiklikleri kullanır.
Radyoaktivite kararsız izotopların sayısına ve bunların ömürlerine bağlıdır. SI sistemi, aktivite ölçüm birimini Becquerel - saniyede bir bozunma olayının meydana geldiği radyoaktif madde miktarı - olarak tanımlar. Pratikte bu değer pek uygun değildir, bu nedenle sistemik olmayan birimler - Curie - daha sık kullanılır. Rutherford birimi bazen kullanılır.
Radyoaktif radyasyonun ışınlanmış maddeler üzerindeki etkilerine ilişkin olarak, x-ışını radyasyonu için kullanılan birimlerin aynıları kullanılır. C sisteminde emilen iyonlaştırıcı radyasyon dozunun ölçüm birimi Gri'dir - bir maddenin kilogramı başına bir Joule enerjinin salındığı bir doz. Birim biyolojik eylem SI sistemindeki ışınım sievert'tir. Işınlama sırasında açığa çıkan ekstra sistem enerji birimi - ipuçları.
X-ışını gibi bir birim, açığa çıkan enerjinin değil, radyoaktif ışınlama sırasında bir maddenin iyonlaşmasının bir ölçüsüdür. Radyasyonun biyolojik etkilerini simüle etmek için X-ışınının biyolojik eşdeğeri olan rem kullanılır.
Radyasyonun yoğunluğunu karakterize etmek için, doz artış hızını tanımlayan birimler (örneğin saat başına röntgen) kullanılır.
Radyasyona maruz kalma önemli doku hasarına neden olur. Biyolojik dokudaki kimyasalların iyonlaşması, alışılmadık kimyasal reaksiyonların ortaya çıkma olasılığını yaratır. biyolojik süreçler ve eğitime zararlı maddeler. Radyasyonun DNA'ya verdiği hasar mutasyonlara neden olur. Radyoaktif maddelerle çalışmak güvenlik düzenlemelerine dikkatli bir şekilde uyulmasını gerektirir. Radyoaktif maddeler sayfanın üst kısmında özel bir sembolle işaretlenmiştir.
Radyoaktif maddeler, radyoaktif radyasyonu absorbe etmek için tasarlanmış özel kaplarda saklanır. Büyük sorun radyoaktif atıkların imhasıdır nükleer enerji.
Radyoaktif maddeler, diğer enerji kaynaklarının mevcut olmadığı durumlarda enerji üretmek için kullanılabilir; uzay aracı uzak gezegenlere uçuşlar için tasarlandı güneş sistemi. Bu tür cihazlarda radyoaktif bozunma sırasında açığa çıkan enerji, termoelementler kullanılarak elektriğe dönüştürülebilir.
Tıpta radyasyona maruz kalma Hızlı bölünen kanser hücrelerinin radyasyona duyarlı olması ve dolayısıyla daha hızlı saldırması gerçeğinden yola çıkılarak bazı kanser türlerinin tedavisinde kullanılıyor.
Etiketli atom yöntemi vücuttaki metabolizmanın analiz edilmesini mümkün kılar ve hastalıkların teşhisine yardımcı olur.
için flört radyoaktif izotoplar Nesnelerin ve kayaların yaşını belirlemeye yardımcı olur ve jeoloji, arkeoloji ve paleontolojide kullanılır.
Radyoaktivite ve radyoaktif maddeler ayrıca yaygın olarak kullanılan çeşitli alanlar bilimsel araştırma.
Radyoaktiviteye eşlik eden her türlü radyoaktif radyasyona iyonlaştırıcı radyasyon denir. İyonlaştırıcı radyasyon, gama kuantumunun geçişi sırasında madde atomlarının ve ?-ve?-bozunması sonucu oluşan parçacıkların uyarılması ve iyonlaşması sürecidir. Örneğin gama ışınları maddeden geçtiğinde, gama ışınının enerjisinin bu iki parçacığın enerjisini (> 1 MeV) aşması koşuluyla kuantum bir elektron-pozitron çiftine dönüşür. ?-parçacıkları yollarına çıkan tüm atomları (havada 1-10 cm, sıvılarda 0,01-0,2 mm) harekete geçirdikleri için tüm enerjilerini hızla kaybederler. ?-partikülleri maddelerle daha az etkili bir şekilde etkileşime girer (havada 2-3 m, sıvılarda 1-10 mm). ?-quanta en büyük nüfuz etme yeteneğine sahiptir. Elektrik yükü olmayan nötronlar atomları doğrudan iyonlaştırmazlar. Ancak nötronların çekirdeklerle etkileşimi sonucunda iyonlaştırıcı parçacıklar olan hızlı yüklü parçacıklar ve gama kuantumları ortaya çıkar. Bir kişi radyoaktif radyasyon bölgesinde uzun süre kaldığında, hücrelerinin iyonizasyonu ve uyarılması meydana gelir. Bunun sonucunda hücreler yeni kimyasal reaksiyonlara girerek yenilerini oluştururlar. kimyasallar vücudun normal işleyişini bozar. İyonlaştırıcı radyasyonun etkisinin bir ölçüsü, emilen radyasyon dozudur (Gri), orana eşit iyonlaştırıcı radyasyon tarafından maddenin kütlesine aktarılan enerji (D = E / m). Radyasyon doz hızı, emilen radyasyon dozunun zamana oranıyla ölçülür (Pv = D/t). Radyoaktif radyasyon Röntgen muayenesi için kullanılır.