Причини радіоактивного розпаду.

Було встановлено, що під час радіоактивного випромінювання реалізується мрія алхіміків: випромінювання супроводжується перетворенням одних хімічних елементів на інші. Намагаючись пояснити явища, що спостерігаються, Е. Резерфорд і його співробітник Ф. Содді висунули гіпотезу, відповідно до якої причиною радіоактивного випромінювання є мимовільний розпад атомів.

При цьому деякі з ядер випускають лише α-частинки, інші — β-частинки. Є радіоактивні ядра, які випускають одні й другі частинки. Більшість ядер одночасно випускає і γ-промені та ін.

Радіоактивність — це явище спонтанного (самочинного) перетворення нестійких ядер одного елемента в ядра іншого елемента, яке супроводжується випромінюванням різних частинок і електромагнітних хвиль.

α-випромінювання

Альфа-частинка — позитивно заряджена частинка, утворена 2 протонами й 2 нейтронами, ідентична ядру атома Гелію. Характерною ознакою α-частинок є їх дуже велика енергія. Альфа-частинки, утворені під час розпаду ядра, мають початкову кінетичну енергію в діапазоні 1,8—15 МеВ. Радіоактивні речовини випромінюють α-частинки різної певної енергії. Найчастіше радіоактивна речовина випромінює не одну, а кілька груп α-частинок, кожній з яких притаманне певне значення початкової енергії. Під час руху альфа-частинки в речовині вона створює сильну йонізацію й у результаті дуже швидко втрачає енергію. Енергії альфа-частинок, що виникають у результаті радіоактивного розпаду, не вистачає навіть для подолання шару шкіри, тому радіаційний ризик у разі зовнішнього опромінення такими альфа-частинками відсутній. Чим більша густина речовини, тим меншим є шлях частинок до зупинки. Так, у повітрі при нормальному тиску шлях частинки дорівнює кільком сантиметрам. У твердій речовині шлях частинок становить всього кілька десятків мікронів (α-частинки затримуються звичайним аркушем паперу).

Однак проникнення альфа-активних радіонуклідів усередину тіла, коли опроміненню піддаються безпосередньо тканини організму, дуже небезпечне для здоров’я. Небезпечне для здоров’я також зовнішнє опромінення високоенергетичними альфа-частинками, джерелом яких є прискорювач. Альфа-частинки складають істотну частину первинних космічних променів; більшість з них є прискореними ядрами гелію (із зоряних атмосфер і міжзоряного газу), деякі виникли в результаті ядерних реакцій сколювання з більш важких ядер космічних променів. Альфа-частинки високих енергій можуть бути отримані за допомогою прискорювачів заряджених частинок.Маса альфа-частинки складає 6,64 · 10^–27 кг.

β-випромінювання

Негативно заряджені бета-частинки є потоком електронів, які швидко летять.На відміну від α-частинок значення їхньої енергії лежать у межах від нуля до певного максимального значення Е_м. Максимальна енергія Е_м є характерною сталою для даного хімічного елемента.

Бета-промені під дією електричних і магнітних полів відхиляються від прямолінійного напрямку. Внаслідок відносно малої маси β-частинок при проходженні крізь речовину можливе відхилення їх на значний кут — розсіювання в різні боки. Траєкторії β-частинок у речовині дуже покручені. Проте сумарна товщина шару, на яку β-частинка проникає в речовину, в десятки разів перевищує пробіг α-частинок. Швидкість частинок у бета-променях близька до швидкості світла. Бета-промені здатні іонізувати гази, викликати хімічні реакції, люмінесценцію, діяти на фотопластинки.Значні дози бета-випромінювання можуть викликати променеві опіки шкіри й призвести до променевої хвороби. Ще більш небезпечне опромінення від бета-активних радіонуклідів, що потрапили всередину організму.Бета-випромінювання має значно більшу проникну здатність, ніж альфа-випромінювання.

γ-випромінювання

Гамма-випромінювання, (γ-промені) — вид електромагнітного випромінювання з надзвичайно маленькою довжиною хвилі. Гамма-промені, на відміну від α-променів і β-променів, не відхиляються електричними й магнітними полями і характеризуються більшою проникною здатністю за рівних енергій та інших рівних умов. Проникна здатність γ-променів збільшується із зменшенням довжини хвилі γ-випромінювання і зменшується із зростанням густини речовини - поглинача.

Гамма-промені викликають іонізацію атомів речовини. Опромінення гамма-променями залежно від дози й тривалості може викликати хронічну й гостру променеву хворобу, спричинити виникнення різних видів онкологічних захворювань. У той же час гамма-опромінення пригнічує зростання ракових та інших клітин, що швидко діляться.