Радиоактивное излучение и его свойства

Французский физик А. Беккерель в 1896 г. при изучении люминесценции солей урана случайно обнаружил самопроизвольное испускание ими излучения неизвест­ной природы, которое действовало на фотопластинку, ионизировало воздух, проника­ло сквозь тонкие металлические пластинки, вызывало люминесценцию ряда веществ. Беккерель показал, что все соединения урана обладают свойством самопроизвольного излучения, и интенсивность этого излучения зависит от содержания в соединении урана. Это излучение не зависит от температуры в интервале от – 200⁰ С до +200⁰ С.

Продолжая исследование этого явления, супруги Кюри – Мария и Пьер – обнаружили, что беккерелевское излучение свойственно не только урану, но и многим другим тяжелым элементам, таким, как торий и актиний. Они показали также, что урановая смоляная обманка (руда, из которой добывается металлический уран) испускает излучение, интенсивность которого во много раз превышает интенсив­ность излучения урана. Им удалось выделить два новых элемента – носи­теля беккерелевского излучения: полоний и радий .

Обнаруженное излучение было названо радиоактивным излучением, а само явле­ние – испускание радиоактивного излучения – радиоактивностью. Дальнейшие опыты показали, что радиоактивные свойства элемента обусловлены структурой его ядра.

В настоящее время под радиоактивностью понимают способность некоторых атом­ных ядер самопроизвольно превращаться в другие ядра с испусканием различных видов радиоактивных излучений и элементарных частиц. Радиоактивность подразделяется на естественную (наблюдается у неустойчивых изотопов, существу­ющих в природе) и искусственную (наблюдается у изотопов, полученных посредством ядерных реакций). Принципиального различия между этими двумя типами радиоактив­ности нет, так как законы радиоактивного превращения в обоих случаях одинаковы.

Работу по исследованию явления радиоактивности продолжил Резерфорд, который поставил задачу выяснить природу радиоактивных лучей. Для этого он использовал метод отклонений в магнитном поле. Оказалось, что излучение, даваемое радиоактивным веществом, в магнитном поле разделяется на три компонента. Они были названы лучи.

a-Излучение отклоняется электрическим и магнитным полями, обладает высокой ионизирующей способностью и малой проникающей способностью (например, погло­щаются слоем алюминия толщиной примерно 0,05 мм). a-Излучение представляет собой поток ядер гелия; заряд a-частицы равен +2е, а масса совпадает с массой ядра изотопа гелия . Скорость a-частиц м/с.

b-Излучение отклоняется электрическим и магнитным полями; его ионизирующая способность значительно меньше (примерно на два порядка), а проникающая способ­ность гораздо больше (поглощается слоем алюминия толщиной примерно 2 мм), чем у a-частиц. b-Излучение представляет собой поток быстрых электронов, скорость которых . Оно сильно рассеивается в веществе.

g-Излучение не отклоняется электрическим и магнитным полями, обладает от­носительно слабой ионизирующей способностью и очень большой проникающей спо­собностью (например, проходит через слой свинца толщиной 5 см), при прохождении через кристаллы обнаруживает дифракцию. g-Излучение представляет собой корот­коволновое электромагнитное излучение с чрезвычайно малой длиной волны l<10^-10 м и вследствие этого – ярко выраженными корпускулярными свойствами, т.е. является потоком частиц – g-квантов (фотонов).

К 1904 г. Резерфорд остановился на том, что радиоактивность – это распад нестабильных атомов, при котором атом, испуская радиоактивные лучи, превращается в новый нестабильный атом. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не возникает стабильный нерадиоактивный атом. К этому времени были измерены массы ядер многих элементов и установили, что эта масса зависит от места элемента в таблице Менделеева.