Активность. Закон ядерного распада

Существует два вида радиоактивности: естественная и искусственная. Естественная радиоактивность происходит спонтанно без любого внешнего воздействия. Она является результатом нестабильности некоторых ядер. Неустойчивые изотопы превращаются в изотопы других химических элементов. Искусственная радиоактивность является распадом искусственно полученных изотопов в результате ядерных реакций.

Активность - показатель дезинтеграции радиоактивных элементов, или показатель уменьшения количества радиоактивных ядер в процессе их распада. Единицей измерения является беккерель (Бк). Один 1 Бк равен одну распаду в секунду. Иногда применяют другую единицу измерения - кюри (Ки). 1 Кюри составляет 3,7*10¹⁰ распадов в секунду. Например, активность 1 г радия составляет 3,7*10¹⁰ Бк, или 1 Ки.

Ядерный распад является вероятностным процессом. Невозможно точно предсказать, когда разрушится данное ядро. Но количество ядер постоянно уменьшается. Изменение dN числа ядер от исходного числа N₀, происходящего в течение короткого времени dt, пропорционально N₀ и λ:
dN/dt = -λ·N₀ (1)

Знак минус указывает на то, что N₀ уменьшается, и dN отрицательно. Константа λ зависит от типа ядер и называется константой радиоактивного распада. Решением уравнения (1) является функция
N = N₀·e ^{-λ t}
Эта функция подразумевает, что если во временя t = 0 имеется N₀ ядер, то через время t число оставшихся ядер будет N. Эта функция называется экспоненциальной формулой распада.

Удобно характеризовать ядерный распад периодом полураспада. Период полураспада – это время, необходимое для распада половины исходных ядер. Различные радиоактивные ядра имеют период полураспада в широком диапазоне (например, от 4,5 миллиардов лет для урана до 10^-4 сек для одного из изотопов радия).