Εισαγωγή

Οι πυρήνες ενός ατόμου παρουσιάζουν το φαινόμενο της ραδιενέργειας λόγω πυρηνικής αστάθειας. Ο πυρήνας ενός ασταθούς ατόμου χάνει ενέργεια παράγοντας ακτινοβολία. Ο Henry Becquerel παρατήρησε αυτό το γεγονός το 1896. 

Λίγη ποσότητα ένωσης ουρανίου τυλίχτηκε σε μαύρο χαρτί και τοποθετήθηκε σε ένα συρτάρι που περιείχε φωτογραφικές πλάκες. Μετά από περαιτέρω εξέταση αυτών των πλακών, ανακαλύφθηκε ότι υπήρχε έκθεση. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται Ραδιενεργός Διάσπαση. Στοιχεία ή ισότοπα που εκπέμπουν ακτινοβολία και υφίστανται ραδιενέργεια είναι ραδιενεργά. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στον νόμο της ραδιενεργής διάσπασης σε αυτές τις σημειώσεις.

Τι είναι ο νόμος της ραδιενεργής διάσπασης;

Η αυθόρμητη διάσπαση ενός ασταθούς ατομικού πυρήνα σε έναν ατομικό πυρήνα για τη δημιουργία ενός πιο ενεργειακά σταθερού ατομικού πυρήνα είναι ραδιενέργεια. Όταν μια μικρή μάζα μετατρέπεται σε ενέργεια, η ραδιενεργή διάσπαση είναι μια τυχαία και εξαιρετικά στοχαστική διαδικασία πρώτης τάξης.

Τύποι ραδιενεργού αποσύνθεσης

Υπάρχουν τρεις τύποι ραδιενεργού διάσπασης :

• Alpha Decay
• Βήτα αποσύνθεση
• Αποσύνθεση γάμμα

Alpha Decay

Η διάσπαση άλφα είναι μια μορφή ραδιενεργής διάσπασης στην οποία ορισμένοι ασταθείς ατομικοί πυρήνες απελευθερώνουν αυθόρμητα ένα σωματίδιο άλφα για να διασκορπίσουν την περίσσεια ενέργειας. Επειδή τα σωματίδια άλφα έχουν δύο θετικά φορτία και μάζα τεσσάρων μονάδων, η εκπομπή τους από τον πυρήνα έχει ως αποτέλεσμα έναν θυγατρικό πυρήνα με θετικό πυρηνικό φορτίο και ατομικό αριθμό δύο μονάδων μικρότερο από τη μάζα και τη μάζα του γονέα. Ως αποτέλεσμα, το Po-210 (αριθμός μάζας 210 και ατομικός αριθμός 84, δηλ. 84 πρωτόνια) διασπάται σε Pb-206 μέσω της εκπομπής άλφα (ατομικός αριθμός 82).

Αποσύνθεση beta

Ένα πρωτόνιο μετατρέπεται σε νετρόνιο ή αντίστροφα μέσα στον πυρήνα ενός ραδιενεργού δείγματος σε βήτα διάσπαση. Ο πυρήνας ενός ραδιενεργού δείγματος μπορεί να πλησιάσει την ιδανική αναλογία νετρονίου/πρωτονίου όσο είναι εφικτό μέσω διεργασιών όπως η διάσπαση βήτα και η διάσπαση άλφα. Ο πυρήνας εκπέμπει ένα σωματίδιο βήτα, το οποίο μπορεί να είναι είτε ένα ηλεκτρόνιο είτε ένα ποζιτρόνιο ενώ το κάνει. Θυμηθείτε ότι ένα πρωτόνιο μπορεί να γίνει νετρόνιο ή ένα νετρόνιο μπορεί να γίνει πρωτόνιο. Για να υπακούσει στο νόμο της διατήρησης του φορτίου, δημιουργούνται ηλεκτρόνια και ποζιτρόνια. Η ασθενής αλληλεπίδραση προκαλεί αποσύνθεση βήτα.

Gamma Decay

Η διάσπαση γάμμα είναι η απελευθέρωση περίσσειας ενέργειας για τη σταθεροποίηση ενός ασταθούς πυρήνα εκπέμποντας ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με πολύ υψηλή συχνότητα ή πολύ υψηλή ενέργεια. Μπορεί να γνωρίζει καλά τα διάφορα επίπεδα ενέργειας που βρίσκονται σε ένα άτομο. Ο πυρήνας έχει το δικό του σύνολο ενεργειακών επιπέδων για να εργαστεί.

Η διάσπαση γάμμα είναι η μέθοδος του πυρήνα για τη μετάβαση από ένα υψηλότερο σε ένα χαμηλότερο επίπεδο ενέργειας εκπέμποντας φωτόνια υψηλής ενέργειας. Οι ενέργειες μετάβασης στο επίπεδο ενέργειας του ατόμου μετρώνται σε MeV. Ως αποτέλεσμα, οι εκπεμπόμενες ακτίνες γάμμα, όπως οι ακτίνες Χ, έχουν πολύ υψηλή ενέργεια τάξης MeV.

Νόμος της ραδιενεργής διάσπασης

Η ραδιενεργή διάσπαση είναι αδύνατο να προβλεφθεί λόγω του μικρότερου μεγέθους του πυρήνα από το άτομο και του μεγέθους της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης. Ο ατομικός πυρήνας βρίσκεται στο κέντρο του ατόμου, το οποίο προστατεύεται από το περιβάλλον από τα γύρω ηλεκτρόνια. Ως αποτέλεσμα, η μελέτη της περιβαλλοντικής υποβάθμισης του στοιχείου.

Με άλλα λόγια, ο ρυθμός αποσύνθεσης είναι ανεξάρτητος από τη φυσική κατάσταση ενός στοιχείου, όπως η θερμοκρασία και η πίεση. Ο ρυθμός διάσπασης ή αποσύνθεσης ενός συγκεκριμένου στοιχείου είναι ανάλογος με τον αριθμό των ατόμων που υπάρχουν και η δραστηριότητα μετράται σε άτομα ανά μονάδα χρόνου. Εάν το "A" υποδηλώνει το ρυθμό αποσύνθεσης και το "N" τον αριθμό των ραδιενεργών ατόμων, τότε η άμεση σχέση είναι η εξής.

A∝N

A=λN (μαθηματική αναπαράσταση)

Το Α αντιπροσωπεύει το αρ. των διασπάσεων ανά μονάδα χρόνου ενός ραδιενεργού δείγματος

Το N αντιπροσωπεύει τον συνολικό αριθμό των σωματιδίων στο δείγμα

Το λ είναι η σταθερά της αναλογικότητας ή διασπάται συνεχώς

Συμπέρασμα

Στις παραπάνω σημειώσεις, μάθαμε για τον νόμο της ραδιενεργής διάσπασης και τους τύπους της Ραδιενεργής Διάσπασης. Η απώλεια στοιχειωδών σωματιδίων από έναν ασταθή πυρήνα προκαλεί ραδιενεργό διάσπαση, μετατρέποντας το ασταθές υλικό σε πιο σταθερό στοιχείο. Η εκπομπή άλφα, η εκπομπή βήτα, η εκπομπή ποζιτρονίων, η δέσμευση ηλεκτρονίων και η εκπομπή γάμμα είναι τα πέντε είδη ραδιενεργού διάσπασης. Κάθε μορφή αποσύνθεσης εκπέμπει ένα ξεχωριστό σωματίδιο, το οποίο μεταβάλλει το τελικό προϊόν. Η διάσπαση ή η εκπομπή που υφίσταται το αρχικό στοιχείο καθορίζει τον αριθμό των πρωτονίων και των νετρονίων που βρίσκονται στους θυγατρικούς πυρήνες.