Главная arrow Радиоактивность — это самопроизвольное изменение состава атомного ядра

Радиоактивность — это самопроизвольное изменение состава атомного ядра

Радиоактивность — это самопроизвольное изменение состава атомного ядра, которое происходит не менее чем через 10-12 с после его рождения. Количественное ограничение обусловлено как раз экспериментами с бомбардировкой атомных ядер. Если стабильное ядро разваливается сразу после попадания в него снаряда атомной артиллерии, не успев просуществовать в измененном виде даже такой ничтожно краткий промежуток времени, значит, явление такого распада не относится к радиоактивности.

Первопричиной радиоактивности является противоборство внутри ядра двух сил — электрического отталкивания и ядерного стягивания. Протоны ядра, как всякие одноименно заряженные частицы, взаимно отталкиваются, стремятся разлететься. Ядерные силы сближают нуклоны, препятствуют разлету протонов. Судьба ядра зависит, таким образом, от соотношения этих сил, а более конкретно — от соотношения числа протонов и нейтронов в ядре; Протоны — носители как

«склеивающих» ядерных сил, так и расталкивающих электрических. Лишенные заряда нейтроны вносят вклад лишь в стягивание ядра.

Число протонов в ядре определяет атомный номер элемента, число электронов в атоме и, стало быть, его химические свойства. Содержание нейтронов в таком ядре может колебаться, но свойства вещества, за исключением атомной массы, при этом существенно не различаются. Поэтому ядра с одинаковым числом протонов, но разным количеством нейтронов представляют собой варианты атомов одного элемента, располагаются в одной клетке таблицы Менделеева и носят название изотопы, то есть расположенные в одном месте. Большинство элементов и представляет собой смесь нескольких стабильных изотопов.

Таким образом, количество нейтронов в ядре может колебаться, но лишь в определенных пределах. Наиболее стабильные изотопы легких элементов, от гелия и примерно до меди, содержат в ядре равное количество протонов (р) и нейтронов (п): гелий — 4 (2p+2n), углерод — 12 (6p+6n), кислород — 16  (8р+8n), сера — 32 (16р+16n) и т. п. В более тяжелых элементах много протонов. Чтобы сохранить стабильность их ядер, количество нейтронов растет опережающими темпами. Устойчивый изотоп молибдена (42p + 56n) содержит нейтронов в 1,33 раза больше, чем протонов; неодим (60р + 84n) — в 1,4 раза; вольфрам (74р + 110n) — в 1,49 раза; свинец (82р + 126n) - в 1,54 раза больше. Наконец, самые тяжелые элементы, с № 84 до 92, оказываются нестабильными и распадаются самопроизвольно, несмотря на избыток нейтронов. Основной изотоп урана — (U-238) — содержит 92р +146n, но распадается с периодом 4,5 млрд лет. Низкой стабильностью отличаются ядра с недостатком и избытком нейтронов — нейтронодефицитные и нейтро-ноизбыточные ядра.