Естественная радиоактивность

Чем больше нуклонов образует ядро, тем больше суммарная ядерная сила , действующая на данный нуклон и объединяющая нуклоны в ядро. Но так как ядерная сила обладает свойством насыщения, то с увеличением возрастание суммарной ядерной силы происходит меньшими темпами, чем возрастание суммарной кулоновской силы отталкивания протонов (“размытость” значений F_я при данном Z обусловлена наличием изотопов).

При наступает равенство = и ядро разваливается. Если бы не избыток нейтронов в ядре и не разнообразие изотопов, то элементов с просто не было бы. Но природа (в результате естественного отбора ядер путём радиоактивного распада) "предусмотрела" опережающий рост числа нейтронов по сравнению с числом протонов при увеличении массового числа Аядра. В результате равенство = для некоторых изотопов тяжёлых ядер наступает не при , а при значительно больших (например, есть устойчивые ядра даже с =105). Но равенство = может выполняться и для ядер некоторых изотопов с очень малыми , вплоть до =1(например, ядра трития неустойчивы, и вероятность развала данного ядра существенно отлична от нуля).

Самопроизвольный (без внешних воздействий) развал ядер атомов сопровождается испусканием различных микрочастиц и электромагнитного излучения; такой процесс называют естественной радиоактивностью. Это явление было открыто в 1896 г. французским физиком А. Беккерелем. Оказалось, что радиоактивное излучение имеет три составляющие: a, b и g. Экспериментально было установлено, что:

1) a-лучи представляют собой поток ядер атомов гелия , летящих со скоростью м/с. Эти тяжёлые частицы обладают сильной ионизирующей способностью, но проникающая их способность очень мала (a-частицы полностью поглощаются даже листом бумаги или кожей человека);

2) b-лучи представляют собой поток электронов (или позитронов – электронов с Å зарядом) с различными скоростями. Ионизирующая способность b-лучей примерно в 100 раз меньше, а проникающая способность во столько же раз больше, чем у a-лучей;

3) g-лучи оказались потоком фотонов, т.е. электромагнитными волнами с частотой Гц, что соответствует длине волны м. g-лучи испускаются осколками развалившегося ядра (т.е. новыми, но меньшими ядрами) при их переходе из возбуждённого в основное энергетическое состояние. Особенностями g-лучей являются высокая проникающая способность и сравнительно низкая ионизирующая способность.

Превращения ядер, при их спонтанном делении (т.е. естественная радиоактивность), подчиняются правилам смещения (значений зарядового и массового чисел):

1) при a-распаде из материнского ядра вылетает ядро атома гелия и образуется новое (дочернее) ядро , т.е.: ® (например: ® );

2) при b-распаде: ® (например:

® );

3)g -распад не сопровождается изменением заряда ядра, а изменение массы ядра, обусловленное излучением g-фотона, пренебрежимо мало.