Радиоактивность. Радиоактивностью называют самопроизвольное превращение нестабильных атомов ядер в другие ядра, сопровождаемое испусканием элементарных частиц

Радиоактивностью называют самопроизвольное превращение нестабильных атомов ядер в другие ядра, сопровождаемое испусканием элементарных частиц. К радиоактивным процессам относятся:

1. α – распад;

2. β - распад (в том числе и электронный захват);

3. γ - излучение атомных ядер;

4. спонтанное деление тяжёлых ядер;

5. протонная радиоактивность.

Естественной называют радиоактивность, наблюдаемую у ядер, существующих в природных условиях. Искусственной называют радиоактивность ядер, полученных в результате ядерных реакций. Между естественной и искусственной радиоактивностью нет принципиальных различий.

Получим основной закон радиоактивного превращения.

Будем считать, что радиоактивные ядра претерпевают превращение независимо друг от друга, и распад данного ядра является случайным событием. Обозначим число ядер, имеющихся в момент времени t, символом N, вероятность распада - символом λ. Тогда количество ядер, распадающихся за бесконечно малый промежуток времени dt, будет равно:

(14)

Разделим переменные в уравнении (14), и проинтегрируем полученное выражение:

® ® (16)

Перейдём от логарифма к экспоненте, получим:

(17)

Формула (17) представляет собой основной закон радиоактивного распада. Из него следует, что число нераспавшихся ядер убывает во времени по экспоненциальному закону.

Величина - характерная для радиоактивного вещества константа, она называется постоянной распада. Величина называется средним временем жизни радиоактивного ядра.

Характеристикой устойчивости ядер является период полураспада - время, за которое распадается половина первоначального количества ядер. Выражение для периода полураспада найдём из условия:

(18)

Период полураспада определится по формуле:

(19)

Период полураспада известных в настоящее время радиоактивных ядер находится в пределах .

Активностью данного радиоактивного препарата называется число распадов в единицу времени:

(20)

Продифференцируем выражение (20):

(21)

Так как , то окончательно получаем:

(22)

Единицей активности является Беккерель – активность препарата, в котором происходит один распад в секунду:

1Бк = с^-1

Внесистемная единица активности – кюри – это активность 1г радия:

1Ки = 3.7 ∙10¹⁰ Бк

Часто бывает, что возникающие при превращении ядра также оказываются радиоактивными. Новые продукты также могут быть радиоактивными. Возникает цепочка радиоактивных превращений. В природе существуют три радиоактивные семейства. Родоначальниками их являются:

§ (ряд урана) ® ;