Soorten radioactiviteit

Radionucliden vallen uiteen in dochternucliden samen met de emissie van deeltjes of elektromagnetische straling. De fundamentele nucleaire emissies omvatten alfadeeltjes, bètadeeltjes, positronen, neutronen, gammastralen en röntgenstralen. Een alfadeeltje is samengesteld uit twee protonen en twee neutronen en lijkt op de helium-4-kern.

Elk van deze deeltjes heeft een lading van twee plus. Alfa-verval vermindert het atoomnummer met twee en het massagetal met vier, zoals de omzetting van polonium-210 in lood-206. Bèta min verval is een emissie van hoogenergetische elektronen uit de kern door omzetting van een neutron in een proton.

De dochternuclide heeft een extra proton en het atoomnummer is één groter dan dat van de oudernuclide. Tijdens het proces neemt het aantal neutronen met één af;het aantal protonen neemt echter met één toe. Het massagetal blijft dus ongewijzigd.

Bèta plus verval is de omzetting van een proton in een neutron, waarbij een positief geladen deeltje uit de kern komt. Dit deeltje heeft dezelfde massa als een elektron, waardoor het een antideeltje van het elektron is, en wordt een positron genoemd. De uitgezonden positron vermindert het atoomnummer van een dochternuclide met één.

Het positron is van korte duur omdat het snel botst met een elektron en beide deeltjes worden vernietigd. Hun energie wordt vrijgegeven als twee 511 keV gammastralen. Emissie van gammastraling vindt ook plaats wanneer een aangeslagen dochternuclide vervalt tot zijn nucleaire grondtoestand.

Dus bèta min verval van kobalt-60 produceert een geëxciteerde toestand nikkel-60, die twee gammastralen uitzendt terwijl het naar de nucleaire grondtoestand valt. Het massagetal en het atoomnummer veranderen niet tijdens gamma-verval. De emissie van gammastraling vindt plaats in combinatie met andere nucleaire vervalreacties.

Neutronenemissie is het uitwerpen van een neutron uit de kern. Het kan spontaan gebeuren, zoals het verval van beryllium-13 tot beryllium-12, of als reactie op bombardementen door gammastralen of deeltjes. Het atoomnummer blijft tijdens dit proces ongewijzigd, terwijl het massagetal met één afneemt.

De omzetting van kalium-40 in argon-40 is een voorbeeld van de emissie van energie als gevolg van elektronenvangst. De kaliumkern vangt een binnenste elektron in het atoom op, en een proton wordt omgezet in een neutron. Een buitenste elektron zakt naar het binnenste niveau om de leegte te vullen, gekenmerkt door een emissie van röntgenstralen met een energie die overeenkomt met de overgang.

Het penetratievermogen van alfadeeltjes, de meest massieve kerndeeltjes, is erg laag, terwijl gammastraling door de meeste materialen gaat. Neutronen en bètadeeltjes kunnen effectief worden geblokkeerd door relatief lichtgewicht materialen.