Радиоактивное излучение и его виды: Основы радиационной безопасности

Виды радиоактивных излучений – кратко свойства, формула и характеристики (11 класс)

3.9

Средняя оценка: 3.9

Всего получено оценок: 64.

Обновлено 3 Марта, 2021

3.9

Средняя оценка: 3.9

Всего получено оценок: 64.

Обновлено 3 Марта, 2021

Из курса физики за 11 класс известно, что радиоактивность — это способность некоторых элементов испускать невидимые лучи, превращаясь при этом в другие элементы. Невидимое излучение, испускаемое при радиоактивных превращениях, имеет сложный состав, и его можно разделить с помощью магнитного поля. В статье расскажем кратко об свойствах и видах радиоактивных излучений.

Радиоактивное излучение

Радиоактивность открыл французский физик А. Беккерель в конце XIX в. Было обнаружено, что соли урана способны засвечивать фотопластинку без ее освещения солнечным светом. Заинтересовавшись этим явлением, Беккерель выяснил, что фотопластинка засвечивается невидимым излучением, которое испускают соли урана.

Рис. 1. Открытие радиоактивности Беккерелем.

Первые опыты по исследованию радиоактивного излучения показали, что оно обладает высокой проникающей и ионизирующей способностью. И, поскольку ионизация чаще всего связана с воздействием на вещество электрического поля, предположили, что радиоактивное излучение — это поток заряженных частиц. Для их определения требовалось пропустить радиоактивное излучение через сильное магнитное поле и с помощью соответствующих формул установить необходимые данные. Такой опыт был проведен Э. Резерфордом и дал неожиданный результат.

Рис. 2. Опыт Резерфорда по составу излучения.

Оказалось, что радиоактивное излучение имеет сложный состав и состоит из трех видов с разными характеристиками. Они были названы альфа- бета- и гамма- излучением.

Альфа-излучение

Альфа-излучением был назван поток частиц, имеющих положительный заряд. Расчеты показали, что модуль заряда альфа-частицы равен двойному заряду электрона, а отношение заряда к массе вдвое меньше, чем у протона.

Было сделано и позже доказано предположение, что альфа-частицы — это ядра гелия.

Альфа-частицы обладают наибольшей ионизирующей способностью, но при этом неспособны глубоко проникать в вещество. Альфа-радиоактивными являются все тяжелые элементы. При альфа-распаде номер элемента уменьшается на две единицы, а его масса уменьшается на четыре единицы.

Бета-излучение

Бета-излучением был назван поток частиц, имеющих отрицательный заряд. Расчеты показали, что и заряд и масса этих частиц эквивалентны электронным. То есть бета-излучение — это поток электронов, движущихся с большими скоростями.

Бета-излучение имеет большую проникающую способность, по сравнению с альфа-излучением, но при этом его ионизирующая способность меньше. Бета-радиоактивными являются элементы, в которых число нейтронов повышено, по сравнению с энергетически выгодным. Нейтрон является нестабильной частицей и распадается на протон, электрон и антинейтрино. Поэтому при бета-распаде номер элемента увеличивается на один, а масса остается прежней.

Бета-распад нейтрона — это проявление особого, слабого, фундаментального взаимодействия, которое проявляется на расстояниях менее атомного ядра.

Гамма-излучение

В радиоактивном излучении также была компонента, не реагирующая на магнитное поле. То есть заряд этих частиц был нулевым. Ее назвали гамма-излучением. Исследования показали, что гамма-частицы — это фотоны высоких энергий. Они обладают самой высокой проникающей способностью и меньше всего ионизируют вещество.

Гамма-частицы излучаются ядрами, которые в результате распада имеют повышенный уровень энергии. «Лишняя» энергия излучается в виде гамма-квантов.

Рис. 3. Виды радиоактивного излучения.

Что мы узнали?

Радиоактивное излучение имеет сложный состав и состоит из трех видов. Альфа-частицы — это тяжелые положительные частицы, являющиеся ядрами гелия. Бета-частицы — это электроны, движущиеся с высокими скоростями. Гамма-частицы — это фотоны высоких энергий.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

Пока никого нет. Будьте первым!

Оценка доклада

3.9

Средняя оценка: 3.9

Всего получено оценок: 64.

---

А какая ваша оценка?

Радиоактивность и единицы ее измерения

Радиоактивность — самопроизвольный распад неустойчивых ядер некоторых атомов, сопровождающийся испусканием ионизирующего излучения (радиации).

Ионизирующее излучение — поток элементарных частиц или квантов, энергия которых достаточно велика, чтобы вызвать ионизацию атомов и молекул в облучаемом веществе. Основные виды ионизирую щего излучения — альфа-частицы, бета-лучи, гамма-лучи, рентгеновские лучи, нейтроны.

Альфа-частица — ядро атома гелия, состоит из двух протонов и двух нейтронов. В воздухе пробег альфа-частицы не превышает нескольких сантиметров, в мягких биологических тканях — нескольких десятков микрометров.

Бета-лучи — электроны и позитроны. В воздухе способны пролететь несколько метров, в мягкие ткани могут проникать на расстояние нескольких миллиметров.

Гамма-лучи — кванты электромагнитного излучения высокой энергии с длиной волны короче 0,01 нм. Способны распространяться на большие расстояния.

Рентгеновские лучи — кванты электромагнитного излучения с длиной волны от 0,01 до 100 нм. Обладают меньшей энергией, чем гамма-лучи. Образуются не только при радиоактивном распаде, но и в рентгеновской трубке.

Нейтроны — нейтральные частицы, вызывают косвенную ионизацию.

***

Единицей измерения радиоактивности служит беккерель (Бк, Bq). Один беккерель равен одному распаду в секунду. Часто используют внесистемную единицу — кюри (Ки, Ci). Один кюри соответствует числу распадов в секунду в 1 грамме радия. 1 Ки = 3,7^.10¹⁰ Бк.

***

Широко известная внесистемная единица рентген (Р, R) служит для определения экспозиционной дозы. Один рентген соответствует дозе рентгеновского или гамма-излучения, при которой в 1 см³ воздуха образуется 2^.10⁹ пар ионов (суммарный заряд ионов равен одной единице заряда в системе СГС). 1 Р = 2, 58^.10^-4 Кл/кг.

***

Чтобы оценить действие излучения на вещество, измеряют поглощенную дозу, которая определяется как поглощенная энергия на единицу массы. Единица поглощенной дозы называется

рад (от английского radiation absorbed dose). Один рад равен 100 эрг/г. В системе СИ используют другую единицу — грей (Гр, Gy). 1 Гр = 100 рад = 1 Дж/кг.

*

Биологический эффект различных видов излучения неодинаков. Это связано с отличиями в их проникающей способности и характере передачи энергии органам и тканям живого организма. Поэтому для оценки биологических последствий используют биологический эквивалент рентгена — бэр (в английском языке — rem, Roentgen Equivalent of Man). Доза в бэрах эквивалентна дозе в радах, умноженной на коэффициент качества излучения. Для рентгеновских, бета- и гамма-лучей коэффициент качества считается равным единице, то есть бэр соответствует раду. Для альфа-частиц коэффициент качества равен 20 (это означает, что альфа-частицы вызывают в 20 раз более сильное повреждение живой ткани, чем та же поглощенная доза бета- или гамма-лучей). Для нейтронов коэффициент составляет от 5 до 20 в зависимости от энергии. В системе СИ для эквивалентной дозы введена специальная единица, называемая

зиверт (Зв, Sv). 1 Зв = 100 бэр. Эквивалентная доза в зивертах соответствует поглощенной дозе в греях, умноженной на коэффициент качества.

См. в номере на ту же тему

Н. ДОМРИНА — Сквозь призму чернобыля: диалоги о мире и войне.

См. также статью С. Панкратова «Единицы измерения в радиационной физике». «Наука и жизнь» 1986 г., № 9.

Ядерное излучение и его различные типы

Рон Б.

Дэвис-младший, Джорджтаунский университет

Феномен ядерного излучения был задокументирован в образцах урановой руды в 1896 году Анри Беккерелем. В 20 веке ученые искали количественные способы измерения радиации. Электрический метод измерения радиоактивности позволил обнаружить излучение и определить его энергию. Тип излучения в сочетании с его энергией создает отпечаток пальца для каждого процесса радиоактивного распада.

Альфа- и бета-излучение может вызвать трансмутацию элемента. (Изображение: OSweetNature/Shutterstock)

Торий и теория трансмутации

Представление о том, что излучение может на самом деле быть атомами, теряющими часть самих себя, было впервые предложено Эрнестом Резерфордом в 1902 году, когда он и Фредерик Содди опубликовали теорию трансмутации, возникшую из свои эксперименты с элементом торий.

Используя новые электрические методы, Резерфорд заметил, что испускается излучение более чем одной энергии. Более того, его испускало вещество, которое при выделении и тестировании имело совершенно другие химические свойства, чем сам торий. Не зная, что делать с открытием, он назвал недавно открытое испускающее излучение вещество «торий-X».

Возможно, еще более интересно то, что образцы тория и тория-X, похоже, выделяли недолговечный газ со своими уникальными радиоактивными свойствами. Его называли «торонным» газом, и в течение следующих двух десятилетий именно открытие атомного ядра и составляющих его субатомных частиц наконец показало, что торий-X и торонный газ на самом деле вовсе не торий. !

Имея возможность более точно измерять интенсивность и характер излучения, Резерфорд также определил, что радиоактивность данного образца снижается наполовину за фиксированный интервал времени. В 1909 он ввел понятие периода полураспада. Конечно, казалось, что излучение каким-то образом истощает радиоактивный элемент.

Эта статья взята непосредственно из серии видео Понимание периодической таблицы . Смотрите прямо сейчас на Wondrium .

Альфа- и Бета-излучения

Существует три различных типа излучений. Два из которых могут превращать одни элементы в другие, а третий часто сопровождает это превращение. Начнем с альфа-ядерного излучения, то есть потери ядра гелия. Рассмотрим элемент торий. Торий не имеет стабильных изотопов. Однако торий-232 — очень распространенный первичный изотоп в нашей среде.

Торий-232 может подвергаться альфа-распаду, при котором его ядро ​​выбрасывает ядро ​​гелия-4, то есть два протона и два нейтрона покидают ядро. Итак, вот наша альфа-частица, а вот оставшийся у нас радий-228, элемент номер 88, образовавшийся в результате этого альфа-распада. Запуская этот альфа-распад, мы заставили наш элемент сделать два шага влево в периодической таблице, трансмутацию.

Торий-X проходит множество цепочек распада, чтобы наконец достичь стабильности. (Изображение: BatesIsBack/общественное достояние)

Итак, вторая форма ядерного излучения, способная трансмутировать элементы, — это бета-излучение. Итак, давайте возьмем этот радий-228 и посмотрим, как он может распасться. Радий-228 может высвобождать электрон из своего ядра и при этом превращать нейтрон в этом ядре в протон. Таким образом, мы получаем выброс бета-частицы с единичным отрицательным зарядом, но практически без массы.

Итак, хотя масса моего изотопа не изменилась, его сущность изменилась. Я сделал один шаг вправо по таблице, чтобы получить актиний-228 посредством бета-распада.

Цепочка распада

Теперь мы часто можем связать эти виды процессов распада, чтобы создать то, что мы называем цепочкой распада. Рассмотрим полную цепочку распада тория-232. Он потеряет четыре единицы массы, два протона, чтобы стать радием-228 в результате альфа-распада, который затем подвергается бета-распаду до актиния-228, а затем второму бета-распаду до тория-228.

Этот изотоп тория затем подвергается серии альфа-распадов, в результате чего мы получаем свинец-212, который на самом деле может пойти несколькими путями к конечному стабильному изотопу. Проходя через висмут либо через бета-, затем через альфа-распад, чтобы получить свинец-208, либо через альфа-, а затем через бета-распад, чтобы получить тот же самый стабильный изотоп.

И в этой цепочке распада мы можем видеть те элементы, которые Резерфорд назвал торием и торием-X. Торий-X будет радоном, который образуется во время цепочки распада. И тот газообразный торий, который, как он думал, он произвел, на самом деле был радоном.

Гамма-излучение

Существует еще одна форма ядерного излучения, которая часто сопровождает альфа- и бета-излучение, и она называется гамма-излучением. Итак, вернемся к нашему изотопа радия-228. Теперь, когда он подвергается этому бета-распаду, помните, он теряет высокоэнергетические электроны из ядра, которое дает нам наш протон, который трансмутирует элемент.

Но у этого элемента теперь другое количество протонов и нейтронов, которым часто приходится сдвигаться и перестраиваться, чтобы найти свою наиболее стабильную конфигурацию в ядре. И когда они это делают, часто выбрасывается высокоэнергетический фотон света. Этот свет представляет собой фотон без заряда и практически без массы, но он несет очень большое количество энергии.

Альфа-излучение используется в детекторах дыма. (Изображение: nikkytok/Shutterstock)

Использование альфа-, бета- и гамма-излучения

За десятилетия, прошедшие с момента открытия, альфа-, бета- и гамма-излучение нашли множество применений. Альфа-излучение используется во многих детекторах дыма. Бета-частицы имеют ограниченную проникающую способность и могут использоваться для измерения толщины поверхностей в производстве.

Гамма-лучи с их очень высокой энергией также полезны не для превращения ничего не подозревающих ученых в супергероев, а скорее для визуализации глубоких металлических поверхностей для сканирования деформаций и трещин.

И хотя они могут быть опасны для здоровых клеток, альфа-, бета- и гамма-излучение могут — при правильной фокусировке или локализации — и каждое из них используется для уничтожения целевых раковых клеток в организме человека или для предотвращения роста других тканей, что может привести к другие проблемы со здоровьем.

Общие вопросы о ядерном излучении и его различных типах

В: Какие существуют три типа ядерного излучения?

Существует три различных типа ядерного излучения: альфа-излучение, бета-излучение и гамма-излучение.

В: Как был идентифицирован «Торий-X»?

Через несколько десятилетий после того, как впервые было обнаружено ядерное излучение, теории, необходимые для идентификации «тория-X» и газа «торон», наконец-то стали доступны. Это не были новые и экзотические формы тория. Они были изотопами других элементов — радия и газообразного радона — образовавшихся в результате цепочки распада тория, а затем снова распавшихся на пути к превращению в стабильный элемент свинец-208.

В: Каково применение альфа-, бета- и гамма-излучения?

Ядерное излучение может быть чрезвычайно опасным и разрушительным. Тем не менее, когда он используется, он может иметь много применений. Альфа-излучение можно использовать для обнаружения дыма в детекторах дыма. Бета-излучение удобно для измерения толщины различных поверхностей. А ядерное гамма-излучение используется для визуализации металлических поверхностей. Эти излучения используются и в медицинских технологиях.

Продолжайте читать

Открытие химических элементов и присвоение им названий
Атомы: структура основных единиц материи
Как конференция в Карлсруэ повлияла на современную химию

17.3: Типы радиоактивности: альфа-, бета- и гамма-распад

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

182776

  ↵

 Цели обучения

• Сравнить качественно ионизирующую и проникающую способность альфа-частиц \(\left( \alpha \right)\), бета-частиц \(\left( \beta \right)\) и гамма-лучей \(\влево(\гамма\вправо)\).
• Выражают изменения атомного номера и массового числа радиоактивных ядер при испускании альфа-, бета- или гамма-частицы.
• Напишите ядерные уравнения для реакций альфа- и бета-распада.

Многие ядра радиоактивны; то есть они разлагаются, испуская частицы, и при этом становятся другим ядром. В наших исследованиях до этого момента атомы одного элемента не могли превращаться в разные элементы. Это потому, что во всех других обсуждаемых типах изменений менялись только электроны. При этих изменениях меняется ядро, содержащее протоны, определяющие, каким элементом является атом. Все ядра с 84 и более протонами радиоактивны, а элементы с менее чем 84 протонами имеют как стабильные, так и нестабильные изотопы. Все эти элементы могут проходить ядерные изменения и превращаться в разные элементы.

При естественном радиоактивном распаде происходят три обычных выброса. Когда эти выбросы впервые наблюдались, ученые не смогли идентифицировать их как какие-то уже известные частицы и назвали их так:

• альфа-частиц (\(\alpha\))
• бета-частиц \(\left( \beta \right)\)
• гамма-лучи \(\слева(\гамма\справа)\)

Эти частицы были названы с использованием первых трех букв греческого алфавита. Некоторое время спустя альфа-частицы были идентифицированы как ядра гелия-4, бета-частицы были идентифицированы как электроны, а гамма-лучи — как форма электромагнитного излучения, подобного рентгеновским, за исключением гораздо более высокой энергии и еще более опасного для живых систем.

Ионизирующая и проникающая способность радиации

При всем излучении от природных и искусственных источников мы вполне обоснованно должны беспокоиться о том, как все излучения могут повлиять на наше здоровье. Повреждение живых систем наносится радиоактивным излучением, когда частицы или лучи поражают ткани, клетки или молекулы и изменяют их. Эти взаимодействия могут изменить молекулярную структуру и функцию; клетки больше не выполняют свою надлежащую функцию, а молекулы, такие как ДНК, больше не несут соответствующей информации. Большое количество радиации очень опасно, даже смертельно. В большинстве случаев радиация повреждает одну (или очень небольшое количество) клеток, разрушая клеточную стенку или иным образом препятствуя размножению клетки.

Способность радиации повреждать молекулы анализируется с точки зрения так называемой ионизирующей способности . Когда частица излучения взаимодействует с атомами, это взаимодействие может привести к тому, что атом потеряет электроны и, таким образом, станет ионизированным. Чем больше вероятность того, что повреждение произойдет в результате взаимодействия, тем больше ионизирующая сила излучения.

Большая часть угрозы радиации связана с легкостью или трудностью защиты от частиц. Стена какой толщины вам нужна, чтобы быть в безопасности? Способность каждого вида излучения проходить через вещество выражается через проникающая способность. Чем больше материала может пройти излучение, тем больше проникающая способность и тем опаснее оно. Как правило, чем больше присутствующая масса, тем выше ионизирующая способность и ниже проникающая способность.

Сравнивая только три распространенных типа ионизирующего излучения, альфа-частицы имеют наибольшую массу. Альфа-частицы примерно в четыре раза больше массы протона или нейтрона и примерно в 8000 раз больше массы бета-частицы. Из-за большой массы альфа-частицы она обладает наибольшей ионизирующей силой и наибольшей способностью повреждать ткани. Однако такой же большой размер альфа-частиц делает их менее способными проникать сквозь материю. Они очень быстро сталкиваются с молекулами при ударе о материю, добавляют два электрона и становятся безвредным атомом гелия. Альфа-частицы обладают наименьшей проникающей способностью и могут быть остановлены плотным листом бумаги или даже слоем одежды. Их также останавливает внешний слой омертвевшей кожи на людях. Может показаться, что это снимает угрозу со стороны альфа-частиц, но только от внешних источников. При ядерном взрыве или какой-либо ядерной аварии, когда радиоактивные излучатели распространяются в окружающей среде, излучатели могут вдыхаться или поступать с пищей или водой, и как только альфа-излучатель оказывается внутри вас, у вас нет никакой защиты.

Бета-частицы намного меньше альфа-частиц и, следовательно, имеют гораздо меньшую ионизирующую способность (меньшую способность повреждать ткани), но их небольшой размер дает им гораздо большую проникающую способность. Большинство ресурсов говорят, что бета-частицы могут быть остановлены листом алюминия толщиной в четверть дюйма. Но опять же, самая большая опасность возникает, когда источник бета-излучения попадает внутрь вас.

Гамма-лучи — это не частицы, а высокоэнергетическая форма электромагнитного излучения (как рентгеновские лучи, но более мощные). Гамма-лучи — это энергия, не имеющая ни массы, ни заряда. Гамма-лучи обладают огромной проникающей способностью, и для их защиты требуется несколько дюймов плотного материала (например, свинца). Гамма-лучи могут пройти через тело человека, ничего не задев. Считается, что они обладают наименьшей ионизирующей способностью и наибольшей проникающей способностью.

Таблица \(\PageIndex{1}\) Сравнение проникающей способности, ионизирующей способности и экранирования альфа- и бета-частиц и гамма-излучения.

Альфа	\(\альфа\)	\(4 \mathrm{аму}\)	Очень низкий	Очень высокий	Бумажная обшивка
Бета	\(\бета\)	\(1 / 2000 \mathrm{аму}\)	Промежуточный уровень	Промежуточный уровень	Алюминий
Гамма	\(\гамма\)	0 (только энергия)	Очень высокий	Очень низкий уровень	2-дюймовый свинец

Самый безопасный уровень радиации для человеческого тела равен нулю. Невозможно полностью избежать ионизирующего излучения, поэтому следующая лучшая цель — подвергаться как можно меньшему воздействию. Два лучших способа минимизировать воздействие — ограничить время воздействия и увеличить расстояние от источника. 94Не}\). Откуда у альфа-частицы этот символ? Нижнее число в ядерном символе — это количество протонов. Это означает, что альфа-частица имеет два протона, потерянных атомом урана. Два протона также имеют заряд \(+2\). Верхнее число 4 — это массовое число или общее количество протонов и нейтронов в частице. Поскольку в ней два протона, а всего четыре протона и нейтрона, альфа-частицы также должны иметь два нейтрона. Альфа-частицы всегда имеют один и тот же состав: два протона и два нейтрона. 9{226}Ra} \label{alpha2} \]

Эти типы уравнений называются ядерными уравнениями и аналогичны химическому эквиваленту, обсуждавшемуся в предыдущих главах.

Бета-распад

Другим распространенным процессом распада является испускание бета-частиц или бета-распад. Бета-частица — это просто электрон высокой энергии, испускаемый ядром. Вам может показаться, что у нас тут логически сложная ситуация. Ядра не содержат электронов, но при бета-распаде из ядра вылетает электрон. В то же время, когда электрон вылетает из ядра, нейтрон превращается в протон. Заманчиво представить себе это как нейтрон, разбивающийся на две части, причем эти части являются протоном и электроном. Это было бы удобно для простоты, но, к сожалению, этого не происходит (подробнее на эту тему будет объяснено в конце этого раздела). Для удобства будем рассматривать бета-распад как расщепление нейтрона на протон и электрон. Протон остается в ядре, увеличивая атомный номер атома на единицу. Электрон выбрасывается из ядра и является частицей излучения, называемой бета.

Чтобы вставить электрон в ядерное уравнение и правильно сложить числа, электрону нужно было присвоить атомный номер и массовое число. Массовое число, присвоенное электрону, равно нулю (0), что разумно, поскольку массовое число — это число протонов плюс нейтроны, а электрон не содержит ни протонов, ни нейтронов. Атомный номер, присвоенный электрону, отрицательный (-1), потому что это позволяет ядерному уравнению, содержащему электрон, сбалансировать атомные номера. Следовательно, ядерный символ, представляющий электрон (бета-частицу), равен 9.{18} \: \text{кДж/моль}\). Это означает, что ядерные изменения требуют почти в на миллион раз больше энергии на атом, чем химические изменения!

Примечание

Практически все ядерные реакции в этой главе также испускают гамма-лучи, но для простоты гамма-лучи обычно не показаны.

Основные характеристики каждой реакции показаны на Рис. 17.3.2

Рис. 17.3.2 : Три наиболее распространенных режима ядерного распада. 94Не}\).

Обратите внимание, что как массовые, так и атомные числа правильно складываются для бета-распада тория-234 (уравнение \(\ref{beta2}\)):

• массовое число: \(234 = 0 + 234\ )
• атомный номер: \(90 = -1 + 91\)

Массовые числа исходного ядра и нового ядра одинаковы, потому что нейтрон был потерян, но появился протон, поэтому сумма протонов и нейтронов остается неизменной. Атомный номер в процессе был увеличен на единицу, так как новое ядро ​​имеет на один протон больше, чем исходное ядро. В этом бета-распаде ядро ​​тория-234 имеет на один протон больше, чем исходное ядро. В этом бета-распаде ядро ​​тория-234 превратилось в ядро ​​протактиния-234. Протактиний-234 также является бета-излучателем и производит уран-234. 9{234}U} \label{nuke1} \]

И снова атомный номер увеличивается на единицу, а массовое число остается прежним; это подтверждает, что уравнение правильно сбалансировано.

Как насчет балансировки заряда?

И альфа-, и бета-частицы заряжены, но ядерные реакции в уравнениях \(\ref{alpha1}\), \(\ref{beta2}\) и большинство других ядерных реакций выше не сбалансированы по отношению к заряд, как обсуждалось при балансировке окислительно-восстановительных реакций. При изучении ядерных реакций в целом обычно мало информации или беспокойства о химическом состоянии радиоактивных изотопов, потому что электроны из электронного облака не участвуют непосредственно в ядерной реакции (в отличие от химических реакций). 9{234}Th} \nonumber \]

Серия распада

Распад радиоактивного ядра – это шаг к тому, чтобы стать стабильным. Часто радиоактивное ядро ​​не может достичь стабильного состояния в результате одного распада. В таких случаях произойдет серия распадов, пока не сформируется стабильное ядро. Примером этого является распад \(\ce{U}\)-238. Серия распадов \(\ce{U}\)-238 начинается с \(\ce{U}\)-238 и проходит через четырнадцать отдельных распадов, чтобы наконец достичь стабильного ядра, \(\ce{Pb}\)- 206 (рис. 17.3.3). Существуют аналогичные ряды распада для \(\ce{U}\)-235 и \(\ce{Th}\)-232. Серия \(\ce{U}\)-235 заканчивается на \(\ce{Pb}\)-207, а серия \(\ce{Th}\)-232 заканчивается на \(\ce{Pb}\ )-208.

Рисунок 17.3.3: Цепочка распада урана-238. (CC-BY-3.0 Tosaka)

Несколько радиоактивных ядер, встречающихся в природе, присутствуют там, потому что они образуются в одной из серий радиоактивного распада. Например, во время ее образования на Земле мог быть радон, но этот первоначальный радон к этому времени уже полностью распался. Радон, который присутствует сейчас, присутствует, потому что он образовался в результате распада (в основном U-238).

Резюме

Ядерная реакция — это реакция, которая изменяет структуру ядра атома. Атомные числа и массовые числа в ядерном уравнении должны быть сбалансированы. Протоны и нейтроны состоят из кварков. Двумя наиболее распространенными видами естественной радиоактивности являются альфа-распад и бета-распад. Большинство ядерных реакций излучают энергию в виде гамма-лучей.

Словарь

• Альфа-распад — Распространенный вид радиоактивного распада, при котором ядро ​​испускает альфа-частицу (ядро гелия-4).
• Бета-распад — Распространенный способ радиоактивного распада, при котором ядро ​​испускает бета-частицы. Дочернее ядро ​​будет иметь более высокий атомный номер, чем исходное ядро.
• Кварк — Частицы, образующие одну из двух основных составляющих материи. Различные виды кварков комбинируются особым образом, образуя протоны и нейтроны, и в каждом случае требуется ровно три кварка, чтобы составить составную частицу.