Радиоактивность. Закон радиоактивного распада

Радиоактивностью называется самопроизвольное превращение одних атомных ядер в другие, сопровождаемое испусканием элементарных частиц. К числу радиоактивных процессов относятся: 1) a -распад, 2) b -распад (в том числе электронный захват), 3) g -излучение, 4) спонтанное деление тяжелых ядер, 5) протонная радиоактивность.

Закон радиоактивного распада выражается формулой:

N = N ₀ e ^{–l t},

где N и N ₀ – соответственно число нераспавшихся ядер в момент времени t и t = 0; l – постоянная радиоактивного распада, имеющая смысл вероятности распада ядер за 1 сек. Величина - является средней продолжительностью жизни радиоактивного изотопа.

График закона радиоактивного распада показан на рисунке 2. Число радиоактивных ядер убывает по экспоненциальному закону.

Характеристикой устойчивости ядер относительно распада является период полураспада T_½ – промежутком времени, за который распадается половина исходного числа радиоактивных ядер. Период полураспада принимает значения от для до для .

Связь между периодом полураспада T_½ и постоянной радиоактивного распада l можно получить из закона радиоактивного распада, приняв :

N / N ₀ = e ^{–l t} = 1/2.

Логарифмируя и решая это уравнение, получаем

T_½ = ln2/l =0,693/l.

Число распадов, происходящее с ядрами образца за единицу времени называется активностью радиоактивного препарата

A = = l N ₀ e ^{–l t} = А₀ e ^{–l t}.

В системе СИ за единицу активности принимается 1 Бк (Беккерель) – это активность ядра, при которой происходит один распад в секунду (расп/с). Внесистемной единицей активности является Кюри (Ku) – активность препарата, в котором в 1 с происходит 3,7×10¹⁰ распадов.

При прохождении радиоактивного излучения через вещество происходит его поглощение, т.е. интенсивность излучения ослабевает. В частности, интенсивность g-лучей, b-частиц по мере прохождения их в веществе ослабевает по закону:

I = I ₀ e ^{–m x},

где I – интенсивность на глубине x; I ₀ – интенсивность на глубине x = 0; m – линейный коэффициент поглощения.