Експерименти з радіоактивними елементами
Складний склад радіоактивного випромінювання було виявлено за допомогою простого експерименту. Зразок урану помістили в свинцевий ящик з невеликим отвором. Навпаки отвори поставили магніт. Було зафіксовано, що випромінювання «розділилося» на 2 частини. Одна з них відхилилася в бік північного полюса, а інша - в бік південного. Першу назвали альфа-випромінюванням, а другу - бета-випромінюванням. У той час не знали, що існує і третій тип, гамма-кванти. Вони не реагують на магнітне поле.
Альфа-розпад
Альфа-розпад - це випускання ядром певного хімічного елемента позитивно зарядженого ядра гелію. При цьому працює закон зміщення, і він перетворюється в інший елемент з іншим зарядовим і масовим числом. Зарядове число зменшується на 2, а масове - на 4. Ядра гелію, що вилетіли з ядра в процесі розпаду, називають альфа-частками. Вперше їх виявив Ернест Резерфорд в своїх дослідах. Він же відкрив можливість перетворень одних елементів в інші. Це відкриття стало поворотним моментом у всій ядерній фізиці.
Альфа-розпад характерний для хімічних елементів, у яких є не менше 60 протонів. В цьому випадку радіоактивне перетворення ядра буде енергетично вигідним. Середня енергія, що звільняється при альфа-розпаді, лежить в інтервалі від 2 до 9 МеВ. Майже 98% від цієї енергії забирає з собою ядро гелію, решта припадає на віддачу материнського ядра при розпаді.
Період напіврозпаду альфа-випромінювачів приймає різні значення: від 0,00000005 сек до 8000 млн років. Такий великий розкид пояснюється потенційним бар`єром, існуючим всередині ядра. Він не дозволяє частці вилетіти з нього, навіть якщо це буде енергетично вигідно. Згідно з уявленнями класичної фізики, альфа-частинки взагалі не може подолати потенційний бар`єр, так як її кінетична енергія дуже мала. Квантова механіка ввела свої корективи в теорію альфа-розпаду. З деякою часткою ймовірності частка все-таки може проникнути крізь бар`єр, незважаючи на брак енергії. Такий ефект називається тунельним. Був введений коефіцієнт прозорості, що визначає ймовірність проходження частинки через бар`єр.
Великий розкид періодів напіврозпаду альфа-випромінюючих ядер пояснюється різною висотою потенційного бар`єра (тобто енергією для його подолання). Чим вищий бар`єр, тим більше період напіврозпаду.
