Rodzaje radioaktywności

Radionuklidy rozpadają się na nuklidy potomne wraz z emisją cząstek lub promieniowania elektromagnetycznego. Podstawowe emisje jądrowe obejmują cząstki alfa, cząstki beta, pozytony, neutrony, promieniowanie gamma i promieniowanie rentgenowskie.

Cząstka alfa składa się z dwóch protonów i dwóch neutronów, przypominających jądro helu-4. Każda z tych cząstek ma ładunek dwa plusy. Rozpad alfa zmniejsza liczbę atomową o dwa, a liczbę masową o cztery, podobnie jak konwersja polonu-210 do ołowiu-206.

Rozpad beta-minus to emisja wysokoenergetycznych elektronów z jądra w wyniku przemiany neutronu w proton. Nuklid potomny ma dodatkowy proton, a jego liczba atomowa jest o jeden większa niż nuklidu macierzystego.

W trakcie tego procesu liczba neutronów zmniejsza się o jeden, natomiast liczba protonów wzrasta o jeden. Tym samym liczba masowa pozostaje niezmieniona.

Rozpad beta-plus to przemiana protonu w neutron, emitujący dodatnio naładowaną cząstkę z jądra. Cząstka ta ma taką samą masę jak elektron, co czyni ją antycząstką elektronu i nazywana jest pozytonem. Wyemitowany pozyton zmniejsza liczbę atomową nuklidu potomnego o jeden.

Pozyton jest krótkotrwały, ponieważ szybko zderza się z elektronem i obie cząstki zostają anihilowane. Ich energia jest uwalniana w postaci dwóch promieni gamma o natężeniu 511 keV.

Emisja promieniowania gamma występuje również, gdy wzbudzony nuklid potomny rozpada się do jądrowego stanu podstawowego. Tak więc rozpad beta-minus kobaltu-60 wytwarza nikiel-60 w stanie wzbudzonym, który emituje dwa promienie gamma podczas opadania do jądrowego stanu podstawowego.

Liczba masowa i liczba atomowa nie zmieniają się podczas rozpadu gamma. Emisja promieniowania gamma występuje w połączeniu z innymi reakcjami rozpadu jądrowego.

Emisja neutronów to wyrzucenie neutronu z jądra. Może się to zdarzyć spontanicznie, jak rozpad berylu-13 do berylu-12 lub w odpowiedzi na bombardowanie promieniami gamma lub cząstkami. Liczba atomowa pozostaje niezmieniona podczas tego procesu, podczas gdy liczba masowa zmniejsza się o jeden.

Konwersja potasu-40 do argonu-40 jest przykładem emisji energii spowodowanej wychwytem elektronów. Jądro potasu przechwytuje wewnętrzny elektron w atomie, a proton przekształca się w neutron. Zewnętrzny elektron spada na poziom wewnętrzny, aby wypełnić pustek, charakteryzujący się emisją promieni rentgenowskich o energii odpowiadającej przejściu.

Siła przenikania cząstek alfa, które są najbardziej masywnymi cząstkami jądrowymi, jest bardzo niska, podczas gdy promieniowanie gamma przechodzi przez większość materiałów. Neutrony i cząstki beta mogą być skutecznie blokowane przez stosunkowo lekkie materiały.