• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Радіоактивність, її властивості

Вивчаючи фосфоресцентне свічення мінералів, А. Беккерель в 1896 р. знайшов, що солі урану випускають невидимі промені, яким притаманна висока проникаюча здатність (фотопластинки, які були загорнуті в чорний папір, "засвічувались", коли поблизу розташовували сіль урану). Це випромінювання було спочатку назване беккерелевими променями. Характерні особливості цього випромі­нювання - самодовільність і постійність, повна не залеж­ність від зовнішніх умов (освітлення, тиску і температури).

П. Кюрі і М. Складовська-Кюрі (єдина жінка, яка була нагороджена двома Нобелевськими преміями) зайнялися вивченням беккерелевих променів і перебрали майже всі відомі на той час мінерали з метою знайти в них таке ж саме випромінювання. Так, вони встановили, що уранова смоля­на руда дає випромінювання, інтенсивність якого в чотири рази більша інтенсивності солей урану. В 1898 р. подружжя Кюрі відкрили два елементи - полоній і радій, які випуска­ли відкрите Беккерелем випромінювання.

М. Складовська-Кюрі, П. Кюрі та Е. Резерфорд вивчили фізичну природу беккерелевих променів. У магнітному полі потік беккерелевих променів поділяється на три частини -компоненти, які названі альфа бета і гамма променями. Речовини, які випускають відкрите Беккерелем випромінювання, назвали радіоактивними, а властивість речовин випромінювати промені назвали радіоактивністю або радіоактивним розпадом. Було встановлено, що при розпадах утворюються ядра нових елементів.

Альфо-випромінювання. Надалі Резерфорд, Кюрі та їх співробітники довели, що а-частинки становлять ядра гелію тобто мають заряд вдвічі більший за модулем, ніж заряд електрона завдяки двом протонам, та масу, яка в чотири рази більша, ніж маса ядра атома водню завдяки двом протонам і двом нейтронам.

Бета-випромінювання. Воно буває двох типів: 1) електронне бета-випромінювання, що складається із швид­ких електронів, які вилітають з ядра атома; 2) позитронного бета-випромінювання. Позитрон, що також вилітає з ядра, є античастинка по відношенню до електрона, яка відрізняєть­ся від нього лише знаком заряду і магнітного моменту. Позитрон був відкритий теоретично В. Паулі та П. Дираком в 1930 р. та експериментальне Андерсоном в 1932 р. при дослідженні космічних променів в камері Вільсона, що була вміщена у магнітне поле. Принципове пояснення дивовиж­ного факту вильоту з ядра електронів і позитронів в той час, коли, як добре відомо, ядро складається лише з протонів та нейтронів, дав Е. Фермі в 1934 р. За Е. Фермі, бета-випромінювання відбувається внаслідок самодовільного перетворення частинок ядра - нуклонів (цю назву, що об'єднує протони і нейтрони всередині ядра, запропонував В. Гейзенберг) за такими схемами:

(8.5)

Тут використані такі позначення: - нейтрон, - протон, - електрон, - позитрон, - нейтрино та антинейтрино. Таким чином, перетворення нейтрона у протон у ядрі атома супроводжується електронним бета-випромінюванням, а обернений процес - перетворення протона в нейтрон - позитронним бета-випромінюванням. Слід зазначити, що термін бета-випромінювання асоціюєть­ся, як правило, з електронами.

Існує ще один процес, який відносять також до бета-розпаду - електронне /Г-захоплення, при якому відбувається взаємне перетворення нуклонів ядра:

(8.6)

За цим процесом електрон, що знаходиться на найближ­чій до ядра К-орбт захоплюється ядром, в результаті чого протон перетворюється в нейтрон і випромінюється нейтри­но. При К-захопленні (значно рідше відбуваються процеси L- і М-захоплення, тобто поглинання ядром електронів з або М- оболонок) число протонів Z, яке визначає порядко­вий номер хімічного елемента, зменшується на одиницю. Внаслідок такого процесу утворюється ядро елемента, який розташований в періодичній системі Менделєєва на попередньому місці, як це спостерігається при позитронному розпаді. Прикладом такого перетворення хімічних елементів внаслідок К-захоплення є реакція

Треба зауважити, що фізики досить довго мали трудно­щі з поясненням неперервного спектру бета-випромінювання (рис. 8.6). Дійсно, здавалося зовсім незро­зумілим з погляду зако­ну збереження енергії, як при фіксованих енергіях протона і нейтрона енер­гія бета-частинки може змінюватися в досить широких межах, а не бути фіксованою.

Рис. 8.6. Крива розподілу кількості частинок N за енергією Е.

При фік­сованій енергії бета-частинки її спектр мав би бути, звичайно, лінійчатим. Висловлювалось навіть таке припу­щення, що при розпадах може не виконуватися закон збереження енергії. Ллє згодом Е. Фермі знайшов вірне пояснення неперервному спектрові бета-випромінювання, припустивши наявність ще однієї частинки - нейтрино (при позитронному розпаді) та антинейтрино (при елект­ронному розпаді). Саме Е. Фермі ввів термін "нейтрино", що означає "маленький нейтрон", хоча гіпотезу про можли­вість існування такої нейтральної частинки висловив В. Паулі в 1930 p., тобто за чотири роки до теорії розпаду Е. Фермі. Фіксована різниця енергій протона і нейтрона перерозподіляється між , частинками та нейтріно і антинейтріно, причому кутирозльоту цих частинок не с постійними і в кожному акті розпаду вони змінюються. Ці теоретичні та експериментальні факти підтверджують неперервність спектру частинок.

Гамма-випромінювання. Воно, як і рентгенівське випромінювання, належить до більш широкого класу електромагнітних випромінювань. В основному фізична природа гамма-випромінювання пов'язана з переходами нуклонів ядра з одного стаціонарного енергетичного рівня на інший подібно до того, як перехід між стаціонарними енергетичними рівнями атомів та молекул супроводжується випромінюванням або поглинанням електромагнітного випромінювання радіо-, інфрачервоного, видимого та ультрафіолетового діапазонів. Тому енергія фотона при гамма-випромінюванні може бути знайдена за відомою формулою Бора-Зоммерфельда:

(8.7)

де - різниця енергій стаціонарних рівнів ядра атома, між якими відбувається перехід нуклонів. Звичайно, частота та відповідно довжина хвилі гамма-випромінювання визначається цією енергією Так, при енергії про­менів в 0.5 МеВ довжина їх хвилі дорівнює

Слід підкреслити такі факти: 1) гамма-випромінювання не спричинює зміни порядкового номера хімічного елемен­та через нульовий заряд квантів, тобто тільки за рахунок гамма-випромінювання не може відбутися перехід ядер одного елемента в ядра іншого елемента; 2) гамма-випро­мінювання відбувається одночасно з іншими радіоактив­ними перетвореннями - розпадом, всіма типами розпаду (електронним, позитронним і електронним К-захопленням), спонтанним діленням атомних ядер тощо.

Таким чином, радіоактивність - це такий процес, внаслідок якого відбуваються: а) самодовшьне перетво­рення ядер одного хімічного елемента в ядра іншого елемента, яке супроводжується випромінюванням ядер гелію ( розпад) або електронів і позитронів ( розпад); б) самодовільне випромінювання з ядра хімічного елемен­та короткохвильового електромагнітного випроміню­вання ( розпад), яке супроводжує розпади.

Читайте також:

1. OПТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ КОЛОЇДНИХ СИСТЕМ
2. А) Товар і його властивості.
3. Аеродинамічні властивості колісної машини
4. Алкани (насичені вуглеводні). Хімічні властивості алканів
5. Алкани, їх хімічні властивості.
6. Алкени. Хімічні властивості
7. Алкіни. Хімічні властивості
8. Аміни. Фізичні та хімічні властивості аліфатичних амінів.
9. Аналізатори людини та їхні властивості.
10. Аналізатори людини та їхні властивості.
11. АНТИДЕТОНАЦІЙНІ ВЛАСТИВОСТІ
12. Арифметичні дії над дійсними невід’ємними числами. Їхні властивості

Переглядів: 1331