альфа -, бета-және гамма-сәулелену заңдылықтары

Бұл механизм альфа ыдырауынан ерекшеленеді, атап айтқанда жоғары энергиялы альфа бөлшектері пайда болуы мүмкін. Рутерфорд пен Виллардтың (1899-1900) тәжірибелерінде Альфа бөлшектері ең аз ену қабілеті бар "уран эманациясының" бөлігі ретінде сәулеленудің жеке түріне бөлінді. Рутерфорд сонымен қатар әртүрлі ену қабілеті бар радиациялық компоненттерге арналған "альфа", "бета" және "гамма" атауларын ұсынды. Осыдан кейін Альфа бөлшектері гелий ядросы сияқты + 2e зарядын көтеретіні анықталды.

Соңында, 1907 жылы Рутерфорд пен Ройдстың тәжірибелері спектрометриялық түрде көрсетілді, бейтараптандырылғаннан кейін альфачастицалар гелий атомдарына айналады. Құрамында уран бар минералдарда гелийдің болуы Рамсай бұрын, 1895 жылы орнатылған. Рутерфорд бұл гелийдің 1 Альфа бөлшектерінен шыққандығы туралы тікелей дәлел алды .

Бета ыдырау процестеріне нейтрон мен Протонның өзара айналуымен байланысты бірнеше процестер жатады, оларда электрон немесе позитрон шығарылады немесе түсіріледі. Бұл жағдайда ядро изобараға айналады (бірдей атомдық саны бар ядро), периодтық кестеде солға (к-түсіру немесе позитрондық β + -ыдырау) немесе оңға (электронды β-ыдырау) Бір1 ұяшыққа ауысады. Барлық осы процестер әлсіз өзара әрекеттесу арқылы жүреді, сондықтан бұл процестердегі жартылай шығарылу кезеңдері өте үлкен, әдетте минуттар мен сағаттар.

Бета сәулеленуі 1899 жылы Рутерфорд бөлшектердің жеке түрі ретінде бөлінді. 1900 жылы Беккерель осы бөлшектердің белгілі бір зарядын анықтап, оның бұрын Дж-мен өлшенген электронның нақты зарядымен сәйкес келетінін анықтады.Дж.Томсон. Альфа бөлшектерінен айырмашылығы, бета бөлшектердің спектрі үздіксіз, нөлдік энергиядан басталады. Барлық ядролардағы бета бөлшектердің максималды энергиясы шамамен 10мэв-пен шектеледі, ядродағы энергияның көп мөлшері бір нуклонды шығаруға мүмкіндік береді, бұл күшті өзара әрекеттесумен байланысты.

Нуклонның немесе альфа бөлшегінің ұшып кетуімен ядроның ыдырауы мүмкін болмаған жағдайда (кейбір сақталу заңдарымен тыйым салынады), ядроның қозған күйінің энергиясын квант-электромагниттік сәуле (гамма-квант) шығару арқылы азайтуға болады. Гамма сәулелерін француз физигі П.Виллард 1900 жылы радиус шығаратын сәулеленуді зерттеу кезінде ашқан. Виллард егер қорғасынның жұқа қабатымен тоқтатылған альфа бөлшектері алынып тасталса, онда магнит өрісінде қалған "сәулелер" екі фракцияға бөлінеді: сол кезде белгілі бета бөлшектері ауытқып, жаңа сәулелер түспейді.

"Гамма сәулелері" атауын Рутерфорд 1903 жылы ұсынған. Гамма белсенді ядролардың өмір сүру ұзақтығы әдетте кішкентай және 10-7-10-11 секундты құрайды (ұзақ өмір сүретін изомерлерді қоспағанда). Сондықтан зертханалық гамма-сәулелену көздерінің көпшілігі іс жүзінде ұзақ өмір сүретін бета-белсенді изотоптар болып табылады, онда бета ыдырау кезінде қозған ядролық күйдегі реакция өнімдері пайда болады, олар өз кезегінде гамма-кванттардың шығарылуымен тез босаңсытады. Радиоактивті ыдыраудан гамма-кванттардың әдеттегі энергиясы 100кэв-тен 10мэв-ке дейін созылады. Альфа немесе бета ыдырауы сияқты жоғарғы шек ядродағы нуклонның байланыс энергиясымен байланысты. Ғарыштық гамма-сәулелік көздерде квант энергиясы 10тэв-қа дейін болуы мүмкін, бірақ бұл жоғары энергиялы сәуле ыдырау процестерімен байланысты емес.

Жоғарыда айтқанымыздай, нуклонның байланыс энергиясынан асатын артық энергия протонға немесе нейтронға ядродан шығып кетуі мүмкін. Бұл процестер өте тұрақсыз изотоптарда ғана мүмкін, өйткені олар ең күшті өзара әрекеттесумен байланысты. Сондықтан мұндай процестер жасанды түрде алынған ядроларда ғана байқалады. Нейтрондық ыдырауды көрсететін екі изотоп белгілі: гелий-5 (жартылай шығарылу кезеңі 7⋅10-22 секунд ) және бериллий-13 (жартылай шығарылу кезеңі 0.5 секунд ).

Бір қызығы, гелий-5 нейтрондық ыдырауын ресми түрде альфа ыдырауы деп те атауға болады, өйткені бұл ыдыраудың өнімі гелий-4 ядросы, яғни альфа бөлшегі болып табылады. Ядроның нейтрондық ыдырауы кезінде (бета ыдырау процесі болып табылатын нейтронның ыдырауымен шатастырмау керек) ядро заряды өзгермейді, бірақ массалық саны бір бірлікке азаяды. Нейтронның ыдырау процесінің жылдамдығы нейтрон үшін кулондық тосқауылдың болмауымен де байланысты (оның электр заряды жоқ). Бұл процесте ядро заряды.