Явище радіоактивності було відкрито в 1896 році А.Беккерелем. Воно полягає в мимовільному випусканні радіоактивного випромінювання деякими хімічними елементами. Це випромінювання складається з альфа-частинок, бета-частинок і гамма-квантів.
Експерименти з радіоактивними елементами
Складний склад радіоактивного випромінювання було виявлено за допомогою простого експерименту. Зразок урану помістили в свинцевий ящик з невеликим отвором. Навпроти отвору поставили магніт. Було зафіксовано, що випромінювання "розділилося" на 2 частини. Одна з них відхилилася в бік північного полюса, а інша - в бік південного. Першу назвали альфа-випромінюванням, а другу - бета-випромінюванням. У той час не знали, що існує і третій тип, гамма-кванти. Вони не реагують на магнітне поле.
Альфа-розпад
Альфа-розпад - це випускання ядром певного хімічного елемента позитивно зарядженого ядра гелію. При цьому працює закон зміщення, і він перетворюється на інший елемент з іншим зарядовим і масовим числом. Зарядове число зменшується на 2, а масове - на 4. Ядра гелію, що вилетіли з ядра в процесі розпаду, називають альфа-частинками. Вперше їх виявив Ернест Резерфорд у своїх дослідах. Він же відкрив можливість перетворень одних елементів на інші. Це відкриття стало поворотним моментом у всій ядерній фізиці.
Альфа-розпад характерний для хімічних елементів, у яких є не менше 60 протонів. У цьому випадку радіоактивне перетворення ядра буде енергетично вигідним. Середня енергія, що звільняється при альфа-розпаді, лежить в інтервалі від 2 до 9 МеВ. Майже 98% від цієї енергії забирає з собою ядро гелію, решта припадає на віддачу материнського ядра при розпаді. Період напіврозпаду альфа-випромінювачів приймає різні значення: від 0,00000005 сек до 8000000000 років. Такий великий розкид пояснюється потенційним бар 'єром, що існує всередині ядра. Він не дозволяє частинці вилетіти з нього, навіть якщо це буде енергетично вигідно. Згідно з уявленнями класичної фізики, альфа-частинка взагалі не може подолати потенційний бар 'єр, оскільки її кінетична енергія дуже мала. Квантова механіка ввела свої корективи в теорію альфа-розпаду. З деякою часткою ймовірності частинка все-таки може проникнути крізь бар 'єр, незважаючи на брак енергії. Такий ефект називається тунельним. Було введено коефіцієнт прозорості, що визначає ймовірність проходження частинки через бар 'єр. Великий розкид періодів напіврозпаду альфа-випромінювальних ядер пояснюється різною висотою потенційного бар 'єру (тобто енергією для його подолання). Чим вище бар 'єр, тим більше період напіврозпаду.