4.4. Искусственная радиоактивность
Изучение естественной радиоактивности привело к открытию новых, не известных ранее радиоактивных элементов: радия, полония, содержащихся в урановой руде в очень малом количестве: Марии Кюри удалось выделить лишь 0,2 грамма радия, переработав тонну урановой руды.
Новые элементы обладали значительно большей радиоактивностью, чем уран, и послужили последователям как источники быстрых альфа-частиц.В 1934 году Ирэн и Фредерик Жолио-Кюри обстреляли α-частицами пластинку алюминия и обнаружили, что она начинает излучать нейтроны. Явление они объяснили так:
13Al27 + 2He4 ® 15P30 + 0n1. | (4.8) |
Но помимо нейтронов там было обнаружено еще и излучение положительных частиц с массой, равной массе электрона, а также, как было установлено позднее, очень лёгких нейтральных частиц — нейтрино. Объяснение их появления потребовало выдвижения смелой гипотезы о том, что искусственный изотоп фосфора в формуле (4.8) радиоактивен:
15P30 → 14Si30 + +1β0 + 0ν0 . | (4.9) |
Для доказательства появления искусственного радиоактивного изотопа супруги Жолио-Кюри химическим путем выделили из алюминия фосфор, который был радиоактивен в течение всего 2,5 минут.
С искусственной радиоактивностью связан новый тип распада — со смещением на одну клеточку влево. Этот тип распада объясняется превращением находящегося в ядре протона в нейтрон:
1p1 → 0n1 + +1e0 + 0ν0 | (4.10)
|
Искусственно радиоактивным элементом может стать любой элемент периодической системы при попадании в его ядро какой-либо быстрой частицы.
Нейтроны легче проникают в ядро, чем α-частицы, поскольку они не заряжены. Под действием обстрела нейтронами в настоящее время получены искусственные радиоактивные изотопы всех элементов периодической системы. Радиоактивность легких элементов была крупнейшим открытием, отмеченным в 1934 г. Нобелевской премией.Подводя некоторый итог, отметим: радиоактивность связана с превращением одного элемента в другой, отстоящий максимум на две клеточки периодической системы от исходного. Это превращение сопровождается излучением трех типов: α-лучи, β-лучи и γ-лучи. Первые — это ядра гелия, вторые — электроны или позитроны. И, наконец, γ-лучи — это электромагнитные волны большой частоты. Радиоактивное излучение называют проникающим, поскольку оно не отражается веществом, а проникает в его толщу. Очевидно, что самой большой проникающей способностью обладают гамма-лучи, поскольку они не имеют электрического заряда.
Регистрируется радиоактивное излучение с помощью различных приборов. Наиболее распространённым из них является счетчик Гейгера, с которым вы познакомитесь на лабораторных работах.