Radioaktív bomlás
-
bevezetés
- 1 Történelem
- 2 A radioaktív bomlás törvénye
- 3 A radioaktív bomlás sugárzási típusai
- 4 Alfa bomlás
- 5 Béta-bomlás
- 6 Gamma bomlás (izomer átmenet)
- 7 Különleges típusú radioaktivitás Irodalom
jegyzetek
A radioaktív bomlás (a latin sugara «nyaláb”, és āctīvus «hatékony.") - spontán összetételének megváltozása instabil magok (töltés Z, a tömeg száma A) kibocsátása az elemi részecskék vagy sejtmagi fragmenst [1]. A radioaktív bomlás folyamatát radioaktívnak is nevezik. és a megfelelő elemek radioaktívak. A radioaktív anyagokat radioaktív magokat tartalmazó anyagoknak is nevezik.
Azt találtuk, hogy a radioaktív összes kémiai elemek atomszáma nagyobb, mint 82 (azaz, kezdve bizmut), és sok könnyebb elemek (prométium és technécium nincs stabil izotópok, és egyes elemek, mint például indium, kálium- vagy kalcium, része a természetes az izotópok stabilak, míg mások radioaktívak).
A természetes radioaktivitás a természetben megtalálható elemek magjainak spontán bomlása.
A mesterséges radioaktivitás a megfelelő nukleáris reakciók révén mesterségesen előállított elemek magjainak spontán bomlása.
A radioaktív magok által kibocsátott α-részecskék és γ-kvanták energiaspektruma szakaszos ("diszkrét"), és a β-részecskék spektruma folyamatos.
A bomlást az alfa-részecskék kibocsátása kísérte alfa-bomlásnak; bomlás kíséri kibocsátási a béta-részecskéknek, nevezték béta-bomlás (ma már ismert, hogy az olyan típusú béta-bomlás nélkül kibocsátási béta részecskék azonban, béta-bomlás mindig kíséri a kibocsátási neutrínók vagy antineutrinos). A "gamma-bomlást" ritkán használják; a gamma-kvantum magjának emisszióját általában izomer átmenetnek nevezik. A gamma-sugárzás gyakran más típusú bomlást is kíséri.
Jelenleg az alfa-, béta- és gamma-bomlástól eltekintve bomlást figyeltek meg egy neutron, egy proton (és két proton) kibocsátásával, klaszter radioaktivitással, spontán hasadással. Az elektronikus befogást, a pozitron bomlást (vagy a β + bomlást), valamint a kettős béta bomlást (és típusát) általában különböző béta-bomlástípusnak tekintik.
Egyes izotópok egyidejűleg két vagy többféle bomlást tapasztalhatnak. Például a bizmut-212 64% -os valószínűséggel bomlik a tallium-208-ban (alfa bomlás útján), és valószínűsége 36% a polónium-212-ben (béta-bomlással).
A radioaktív bomlás következtében kialakult lányos mag néha radioaktív, és egy idő után is szétesik. A radioaktív bomlás folyamata akkor keletkezik, amikor stabil, azaz nem radioaktív mag keletkezik, és a keletkező nuklidok szekvenciája radioaktív sorozatnak nevezik. Különösen a radioaktív bomlási sor kezdődő urán-238, urán-235 és a tórium-232, a végső (stabil) nuklidok rendre vezetnek 206, ólom-207 és ólom-208.
1. Történelem
A radioaktivitás története azzal a céllal kezdődött, hogy 1896-ban A. Becquerel lumineszcenciát és röntgenfelvételt végzett.
Egy idő után a Becquerel laboratóriumában véletlenül megjelentek egy lemezt, amelyen a Nap által nem besugárzott urán só volt. Természetesen nem foszforeszkált, de a lenyomat a tányéron kiderült! Ezután Becquerel különböző urándús sókat (beleértve a sötétben fekvő éveket is) tapasztalt. A felvétel mindig világít. A só és a lemez közötti fémkereszt között a Becquerel gyenge kontúrt kapott a kereszten. Aztán világossá vált, hogy új sugárzásokat fedeztek fel, amelyek nem röntgensugarak.
Becquerel úgy találta, hogy a sugárzás intenzitását csak az előkészített urán mennyisége határozza meg, és nem függ attól, hogy mely vegyületeket lép be. Ez azt jelenti, hogy ez a tulajdonság nem összetevőként, hanem kémiai elemeként van jelen - uránban.
A felfedezésével Becquerel osztja meg azokat a tudósokat, akikkel együtt dolgozott. 1898-ban Marie Curie és Pierre Curie felfedezték a tórium radioaktivitását, majd felfedezték a polónium és a rádium radioaktív elemeit.
Megállapítják, hogy az összes uránvegyület és - legfeljebb - az urán maga is természetes radioaktivitással rendelkezik. Becquerel visszatér a luminoforokhoz, amelyek érdeklődnek. Igaz, hogy az atomfizika újabb jelentős felfedezése lesz. Egyszer nyilvános előadásra a Becquerelnek radioaktív anyagot kellett szereznie, elvitte a Curie párból, és a tesztcsövet a mellényzsebbe helyezte. Az előadás elolvasása után visszajuttatta a radioaktív készítmény tulajdonosaihoz, és a következő napon a testen a bőr mellkasi bőrpírja alatt található egy tesztcső formájában. Becquerel elmondja Pierre Curie-nak ezt a tapasztalatot: tíz órányi medvékkel kötődik az alkar tesztcsőjéhez radiummal. Néhány nappal később szintén pirosodott, majd súlyos fekélybe került, ahonnan két hónapig szenvedett. Első alkalommal felfedezték a radioaktivitás biológiai hatását.
De azután is, a Curie pár bátran dolgozott. Elég azt mondani, hogy Maria Curie meghalt a sugárbetegség miatt.
1955-ben megvizsgálták a Marie Curie jegyzetfüzetét. Még mindig sugárzik a töltés során bevezetett radioaktív szennyeződés miatt. Az egyik lapon megőrizte Pierre Curie radioaktív ujjlenyomatát.
2. A radioaktív bomlás törvénye
A törvény világos bemutatása.
A radioaktív bomlás törvénye Frederick Soddy és Ernest Rutherford által felfedezett törvény kísérleti módon, 1903-ban. A törvény modern megfogalmazása:
ami azt jelenti, hogy a tetszőleges anyagban az időintervallumon belüli bomlások száma arányos a mintában lévő atomok számával.
Ebben a matematikai kifejezésben - a bomlási állandó, amely a radioaktív bomlási valószínűséget egy egységnyi időre jellemzi és -1-es dimenzióval rendelkezik. A mínusz jel azt jelzi, hogy a radioaktív magok száma idővel csökken.
Ez a törvény a radioaktivitás alapjául szolgáló törvénynek számít, számos fontos következményt kivontunk abból, amelyek közül a bomlási jellemzők megfogalmazása az atom átlagos élettartama és a felezési idő [2] [3] [4] [5].
3. A radioaktív bomlás sugárzási típusai
E. Rutherford kísérletileg megállapította (1899), hogy az urániumsók háromféle sugárzást bocsátanak ki, amelyek mágneses térben másképpen különböznek egymástól:
- az első típusú sugár ugyanúgy tér el, mint a pozitív töltésű részecskék áramlása; úgynevezett a-sugarak;
- a második típus sugarait általában a mágneses térben definiálják ugyanúgy, mint a negatív töltésű részecskék áramlását, β-sugaraknak nevezik őket (azonban vannak olyan pozitron béta-sugarak, amelyek az ellenkező irányba eltérnek);
- a harmadik típus sugarait, amelyeket nem mágneses mezõ eltérít, γ-sugárzást jelentettek.
4. Alfa bomlás
Az a-bomlás egy atommag spontán bomlása egy lányi magba és egy α-részecske (a 4 He atomjának magja).
Az α-bomlás általában ≥140 tömegszámú nehézmagokban fordul elő (bár számos kivétel van). A nehéz magok belsejében a nukleáris erők telítettségének köszönhetően izolált a-részecskék jönnek létre, amelyek két protonból és két neutronból állnak. A kapott α-részecske nagyobb hatással van a coulomb repulzív erőknek a mag protonjain, mint az egyes protonok. Ugyanakkor az α-részecske kisebb nukleáris attrakciót mutat a mag nukleonjaihoz képest, mint más nukleonok. Az eredményül kapott alfa részecske a maghatáron a potenciális gáttól befelé néz, de bizonyos valószínűséggel képes leküzdeni (lásd az alagút hatását) és repülni. Ahogy az alfa részecske energiája csökken, a potenciális gát áteresztőképessége exponenciálisan csökken, így a kevesebb rendelkezésre álló alfa bomlási energiával rendelkező magok élettartama nagyobb, mint a többi.
Az a-bomlás szoddy elmozdulási szabálya:
Az α-bomlás következtében az elem 2 cellával az időszakos tábla elejére mozog, a lánymag tömegének száma 4-gyel csökken.
5. Béta-bomlás
Becquerel bebizonyította, hogy a p-sugárzás elektronáramlás. A β-bomlás a gyenge kölcsönhatás megnyilvánulása.
β-bomlás (pontosabban, béta-mínusz bomlás, β-bomlás) egy radioaktív bomlás, amelyet a magból és antineutrinosból származó elektron kibocsátása kísér.
A β-bomlás egy intra-nukleon folyamat. Ez azért következik be, mert az egyik d kvark egy nukleáris neutronban átalakul egy u kvarkba; Ebben az esetben a neutron átalakul egy protonba egy elektron és antineutrinos kibocsátással:
A béta-bomlás szoddy elmozdulási szabálya:
A β-bomlás után az elem egy cellával az időszakos tábla vége felé mozog (a sejtmag töltése egyével nő), míg a mag tömegének száma nem változik.
Vannak más típusú béta-bomlás is. A pozitron bomlásban (béta-plusz-bomlás) a mag sugároz pozitront és neutrínót. Ebben az esetben a nukleáris töltés egyenként csökken (a mag eltolódik egy négyzetről az időszakos táblázat elejére). A pozitron bomlást mindig egy versengő folyamat kísérli - elektronbefogás (amikor a mag magában foglal egy elektronot az atomhéjból, és neutrínót bocsát ki, míg a sejtmag töltése egyenként csökken). Az ellentétes azonban nem igaz: sok nuklid, amelyre a pozitron bomlása tilos, élvezi az elektronikus rögzítést. A ritka ritka ismert típusú radioaktív bomlás a kettős béta-bomlás, melyet csak tíz nuklidra találtunk, és a felezési idő több mint 10 19 év. Minden típusú béta-bomlás megtartja a mag tömegszámát.
6. Gamma bomlás (izomer átmenet)
Szinte minden atommag, kivéve a fő kvantum állapotban diszkrét sor gerjesztett állapotok magasabb energia (kivéve mag 1H, 2H, 3H és 3 He). Az izgatott állapotokat nukleáris reakciók vagy más atommagok radioaktív bomlása képes elpusztítani. A legtöbb gerjesztett állapotban nagyon rövid élettartam van (kevesebb nano-másodperc). Vannak azonban elég hosszú élettartamú állapotok (amelynek élettartama mérik mikroszekundumban, napokig vagy években), amelyek úgynevezett izomer, bár a határ között, és a rövid életű állam meglehetősen hagyományos. A magok izomer állapotai, rendszerint, a talajállapotba bomlanak (néha több köztes állapoton keresztül). Egy vagy több gammasugár van kibocsátva; A mag gerjesztését szintén eltávolíthatjuk az atomhéjból való átalakulás elektronok általi elhagyásával. Az izomer állapotok a hagyományos béta- és alfa-bomlásokon keresztül is bomlanak.
7. Különleges típusú radioaktivitás
- Spontán hasadás
- Cluster radioaktivitás
- Proton radioaktivitás
- Két proton radioaktivitás
- Neutron radioaktivitás