Види радіоактивності.

Тема 18. Радіоактивність.

Явище радіоактивності почало широко вивчатися, причому особлива увага приділялася встановленню природи випромінювань радіоактивних елементів. Дослідження методом відхилення в магнітному полі, поставлені М. Склодовською-Кюрі, а згодом Е. Резерфордом, показали, що радіоактивні елементи випускають три види проміння, які були названі умовно
першими трьома літерами грецького алфавіту: альфа (a)-, бета (b)-, гамма (g)-промені.

Дослід по відхиленню радіоактивних променів у магнітному полі проводився так. Радіоактивний препарат R поміщався на дно вузького каналу (мал. 1), просвердленого в шматку свинцю. Через товстий шар свинцю радіоактивне проміння не проходить, а виходить лише вузьким пучком із каналу. Навпроти каналу поміщалася фотопластинка, а в просторі між свинцем і пластинкою (тобто на шляху випромінювання) створювалося потужне

магнітне поле, перпендикулярне до пучка (намал.1 індукція поля спрямована

мал.1

перпендикулярно до площини малюнка від нас). Вся установка поміщалася в камеру, з якої відкачувалося повітря.

За відсутності магнітного поля радіоактивне проміння викликало почорніння пластинки в точці, розміщеній точно навпроти каналу. Якщо ж створювалося магнітне поле, то пучок розпадався на три частини. Дві частини первинного потоку відхилялися в протилежні боки. Це незаперечне вказувало на те, що ці частини є потоками електрично заряджених частинок протилежного знаку. За напрямом відхилення в магнітному полі можна легко визначити знак заряджених частинок. Виявилося, що потік від'ємно заряджених частинок відхилявся в магнітному полі значно сильніше, ніж потік додатно заряджених. Третя частина потоку не відхиляласямагнітним полем, що свідчило про відсутність у неї електричного заряду. Додатно заряджена частина потоку дістала назву альфа-променів, від'ємно заряджена - бета-променів і нейтральна — гамма-променів.

Подальші дослідження привели до з'ясування фізичної природи альфа-, бета- і гамма-проміння.

Альфа-промені. Для з'ясування природи альфа-частинок було експериментальне визначено заряд частинки і відношення цього заряду до її маси. Вимірювання показали, що заряд частинки додатний і в два рази перевищує за значенням заряд електрона, тобто q=2е=3,2×10^-19 Кл.

У результаті дослідів по відхиленню альфа-частинок у магнітному полі було визначено відношення заряду частинки до її маси — q/m. За цими даними була визначена маса частинки т. Вона виявилася рівною масі двохзарядного іона Не⁺⁺ , тобто ядра атома гелію.

Особливо наочно і переконливо була доведена тотожність альфа-частинок і ядер гелію в 1909 р.

Е. Резерфордом за допомогою дуже тонкого і наочного досліду. Ідея його була такою. Скляна ампула з тонкими стінками заповнювалась радіоактивним газом радоном (₈₆Rа²⁰²) і вміщувалася в скляну посудину, в якій створювався високий вакуум. Альфа-частинки, що випускалися радоном, поглиналися стінками посудини і перетворювалися в атоми гелію, приєднуючи по 2 електрони кожна.Утворені атоми гелію виділялися із стінок посудини при їх нагріванні. За кілька днів нагромаджувалося стільки гелію, що можна було здійснити його спектральний аналіз. Аналіз показав, що спектр одержаного газу повністю співпадає із спектром гелію. Цим підтвердилося, що альфа-частинки, випромінювані радоном, перетворювалися в гелій.

Характерною ознакою альфа-частинок є їх енергія. Вона дуже велика — порядку кількох мільйонів електрон-вольт (швидкість порядку 10⁷ м/с). Різні радіоактивні речовини випромінюють альфа-частинки різної енергії, але всі альфа-частинки, випущені даною радіоактивною речовиною, мають цілком певну енергію. Найчастіше радіоактивна речовина випромінює не одну, а кілька груп альфа-частинок, які мають кожна цілком певну початкову енергію.

Пролітаючи крізь речовину, альфа-частинка поступово втрачає енергію, затрачаючи її на іонізацію молекул речовини, і, зрештою, зупиняється. На утворення однієї пари іонів у повітрі затрачається в середньому 35еВ. Таким чином, альфа-частинка утворює на своєму шляху приблизно 10⁵ пар іонів. Зрозуміло, що чим більша густина речовини, тим менший шлях частинок до зупинки. Так, у повітрі при нормальному тиску шлях частинки становить кілька сантиметрів, У твердій речовині шлях частинок складає всього кілька десятків мікрон (альфа-частинки затримуються звичайним аркушем паперу).

Бета-частинки. Вимірювання питомого заряду — q/т для бета-частинок по відхиленню їх у магнітному полі показали, що це відношення таке саме, як і для електронів. Бета-промені і є потоком електронів, подібним до катодних променів. Відрізняються бета-промені від катодних лише значно більшою енергією. Енергія бета-електроків може досягати кількох мільйонів електрон-вольт (швидкість наближається до швидкості світла і в деяких випадках може досягати 0,999 с).

На відміну від альфа-частинок, випромінювані даною радіоактивною речовиною бета-електрони мають не одне значення енергії, а можуть мати енергію від 0 до деякого найбільшого значення Е_м. Максимальна енергія Е_м є характерною сталою для даного хімічного елемента.

Внаслідок відносно малої маси бета-частинок, при проходженні через речовину .можливе відхилення їх на значний кут — розсіювання в різні боки. Траєкторії бета-частинок у речовині дуже покручені, для них не існує певної довжини вільного пробігу Проте сумарна товщина шару, на яку бета частинка проникає в речовину, в десятки разів перевищує пробіг альфа-частинок.

Гамма-промені. Відсутність відхилень в електричному і магнітному полях , величезна проникаюча здатність гамма-променів вказували на те, що за своєю природою вони аналогічні до рентгенівських. І справді, за допомогою кристалічних решіток удалося спостерігати дифракцію гамма-променів і визначити їх довжину. Вона виявилася порядку 10^-10м, тобто в десятки разів меншою, ніж у жорстких рентгенівських променів. Це означало, що їх квантові властивості виявляються ще більшою мірою, ніж у рентгенівських променів.

Природа радіоактивного проміння вказує на те, що його причиною є самодовільний розпад атомних ядер радіоактивних елементів. При цьому деякі з ядер випускають тільки альфа-частинки, інші — бета-частинки. Є радіоактивні ядра, які випускають і ті й інші частинки. Більшість ядер одночасно випускає і гамма-промені. У радіоактивних ядер, які утворюються штучно, спостерігаються й інші радіоактивні процеси, наприклад виліт протонів або позитронів.

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
	\|	Ізотопи, їх застосування.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.006 сек.