Почему ядра распадаются
Ядро стабильно, если силы притяжения между нуклонами (сильное ядерное взаимодействие) превышают электростатическое отталкивание протонов. У тяжёлых ядер (уран, радий) это равновесие нарушено — ядро нестабильно и рано или поздно распадётся, выбросив «лишнее».
Три вида излучения
- Альфа (α) — ядро гелия-4 (4He): 2 протона + 2 нейтрона. Медленное, тяжёлое, задерживается листом бумаги. Опасно при попадании внутрь организма.
- Бета (β) — быстрый электрон (β⁻) или позитрон (β⁺). Проникает через бумагу, но задерживается несколькими мм алюминия.
- Гамма (γ) — жёсткое электромагнитное излучение, без частиц. Очень проникающее; для защиты нужны свинец или бетон толщиной десятки сантиметров.
Период полураспада
Период полураспада T½ — время, за которое распадается ровно половина исходных ядер. Закон распада:
N(t) = N₀ · (1/2)^(t/T½)
Период полураспада у разных элементов варьируется от долей секунды до миллиардов лет. Уран-238: T½ ≈ 4,5 · 10⁹ лет. Йод-131: T½ ≈ 8 суток (поэтому актуален при авариях на АЭС).
Опасность и защита
Ионизирующее излучение повреждает ДНК клеток. Главные принципы защиты: расстояние (интенсивность убывает как 1/r²), время (чем меньше — тем лучше) и экранирование (материал зависит от типа излучения).
Применение радиоактивности
- Ядерная энергетика (деление урана и плутония).
- Медицина: радиотерапия рака, ПЭТ-томография, стерилизация инструментов.
- Датирование: радиоуглеродный анализ (¹⁴C, T½ ≈ 5730 лет) — определяет возраст органических остатков.
- Дымовые датчики (Am-241).
