§ 21. РАДИОАКТИВНЫЕ ЯДРА И ИХ ИЗЛУЧЕНИЯ

Установлено, что радиоактивность элемента не изменяется, если он находится в составе любого химического соединения. Кроме того, на активность препарата не влияют обычные внешние воздействия: механическое давление, температура, электрические и магнитные поля и т. п. Это свидетельствует о том, что радиоактивный распад есть ядерный процесс.

ВИДЫ РАДИОАКТИВНЫХ РАСПАДОВ

Известны три вида радиоактивных распадов:

1) альфа-распад, при котором из ядра вылетает альфа-частица — прочная система из двух протонов и двух нейтронов (ядро атома гелия). При этом числа протонов и нейтронов в ядре уменьшаются на 2, а число нуклонов — на 4. Распад может быть записан в виде (X и Y - условное обозначение ядер)

Одним из первых процессов такого типа был распад радия:

Заметим, что при альфа-распаде изменяется как число нуклонов (масса ядра), так и состав ядра (числа );

2) бета-распад, при котором из ядра вылетают либо электрон либо позитрон (напомним, что позитрон — частица, отличающаяся от электрона только положительным знаком заряда); электроны испускаются ядрами природных радиоактивных веществ; позитроны вылетают из радиоактивных ядер, полученных искусственным путем.

При бета-распаде масса ядра почти не изменяется (так как массы электрона и позитрона очень малы по сравнению с массами нуклонов); число нуклонов в ядре остается постоянным. Однако заряд ядра, следовательно число протонов в ядре, изменяется на единицу; увеличивается — при вылете электрона и уменьшается — при вылете позитрона. Схема бета-распадов имеет вид

(в некоторых записях вместо пишут Таким образом, при бета-распадах состав ядра изменяется при постоянном числе нуклонов; это указывает на существование внутри ядра процессов превращения: нейтрона в протон (при испускании электрона) и протона в нейтрон (при испускании позитрона). В качестве примеров бета-распада приведем распад естественного тория и искусственно полученного радиоактивного изотопа меди;

3) гамма-распад, при котором ни число нуклонов в ядре, ни состав ядра не изменяются. Ядро испускает электромагнитное излучение очень коротких длин волн: (обладающие большой проникающей способностью). Испускание гамма-фотонов, согласно квантовой теории, следует рассматривать как процесс перехода ядер из возбужденных (метастабильных) состояний в основное. Энергия этих фотонов может выделяться только в результате некоторых изменений в относительном расположении или движении нуклонов, т. е. в их распределении по ядерным уровням энергии. Если энергии начального и конечного состояния ядра равны и то энергия гамма-фотона будет равна Гамма-излучение часто сопровождает альфа- и бета-распады.