방사능

테스트를 수행하기 위해 이러한 광선의 영향으로 검게 변하는 사진 필름이 사용되었습니다. 실험은 테스트 재료가 필름을 검게 만드는 데 태양 복사가 필요하지 않음을 보여주었습니다. 그러나 이는 초기 가설과 상반되므로 추가 연구가 수행되어야 했습니다. 이번 과제는 필름의 변화를 일으키는 요인으로 X-ray를 확인하거나 부정하는 것이었다. X선은 전하를 가지지 않기 때문에 자기장에 의해 구부러지지 않는다는 점을 이용하였다. 베크렐은 우라늄이 포함된 물질과 사진 필름을 자기장에 위치한 진공 챔버에 넣었습니다. 실험 결과 실험한 시료에서 방출되는 광선이 자기장에서 휘어지는 것으로 밝혀져 X선과 같지 않았다. 연구를 계속하는 과정에서 과학자는 물질이 방출할 수 있는 세 가지 유형의 방사선(중성, 양전하 및 음전하)이 있음을 보여주었습니다. 이러한 가정을 바탕으로 후속 연구자들은 논문을 제출하고 추가 실험을 수행했습니다. Maria Skłodowska Curie와 Pierre Curie는 다음 방사성 원소인 폴로늄과 라듐을 발견했습니다. 노벨 화학상 수상자 어니스트 러더퍼드(Ernest Rutherford)도 그의 경력의 일부를 방사능에 바쳤고 베크렐이 발견한 방사선의 종류를 그리스 알파벳인 알파, 베타, 감마로 명명했습니다.

방사능은 어디에서 오는가?

연구에 따르면 방사능은 일부 요소의 특징입니다. 이것은 원자 수준, 특히 원자핵과의 밀접한 관계를 나타냅니다. 세 가지 유형의 방사선은 각각 불안정한 핵이 방출할 수 있는 에너지 양자입니다. 이것은 방사선이 실제로 붕괴의 결과임을 의미합니다. 이러한 불안정한 핵의 발생은 실제로 양성자 대 중성자의 비율에 의해 발생합니다. 다양한 유형의 불안정성으로 인해 다양한 유형의 방사선도 있습니다. 방사능을 이해하는 열쇠는 동위원소 와 원자 수준에서의 차이점입니다. 예를 들어, 가장 흔한 탄소 동위원소인 ^12C 는 방사성 물질이 아니지만 ^14C 는 방사성 물질입니다. 그들의 원자 번호 , 따라서 양성자 수는 동일합니다. 원자는 양전하 또는 음전하를 띤 이온이 되기 때문에 전자의 수로 인한 차이도 아닙니다. 동위원소의 경우 유일한 가능성은 핵의 중성자 수의 차이입니다. ^14C 는 12C보다 중성자가 ² 개 더 많기 때문에 더 무겁습니다. 모든 원소의 동위원소가 존재한다는 것은 방사성 핵의 수도 많다는 것을 의미한다. 이러한 불안정하고 방사성인 동위원소를 방사성 동위원소라고 부르지만, 그 유병률은 원소 주기율표 에서 볼 수 있는 것만큼 높지 않습니다.

핵이 불안정한 이유는 무엇입니까?

핵의 양성자와 중성자는 양성자 사이의 정전기적 반발력을 극복하면서 함께 묶는 큰 핵력을 받습니다. 양성자와 달리 중성자는 핵력 강화에 긍정적인 영향을 미칩니다. 양성자에 대한 중성자의 수의 비율은 약 1.5:1이어야 한다는 것이 밝혀졌습니다. 20u 미만의 가벼운 원자의 경우 안정적인 비율은 1:1입니다. 그렇지 않으면 핵이 분해되는 경향이 있습니다. 원자량이 208 이상인 원소의 모든 동위원소는 불안정합니다. 위에 제시된 그래프는 핵의 안정성이 개별 핵자의 수. 검은색 선은 중성자와 양성자의 1:1 비율에 해당합니다. 안정 동위 원소는 검은색 사각형으로 표시되고 불안정 동위 원소는 범례에 따라 해당 색상으로 표시됩니다. 방사성 동위원소의 안정성은 안정한 비율에 가까울수록 커집니다. 그래프에 따르면 세 가지 유형의 붕괴를 구분할 수 있습니다.

1. 두 개의 양성자와 두 개의 중성자를 방출하는 특히 무거운 핵에서 알파 붕괴,
2. 베타 마이너스 붕괴는 핵에 양성자가 너무 적어 전자 방출을 초래하는 경우,
3. 베타 플러스 붕괴, 원자핵에 양전자 방출과 함께 과도한 양성자가 있는 경우.

이러한 유형의 붕괴는 핵에 있는 양성자 수의 변화와 관련이 있으며 따라서 화학 원소가 서로 바뀌기도 합니다.

알파(α) 방사선

실험적으로 1909년 E. Rutherford와 T. Royds는 알파 입자가 헬륨 이온과 동일하다는 것을 보여주었습니다. 진공 챔버의 얇은 벽을 통해 알파 방사선을 통과시킨 후 가스 챔버에서 얻은 광학 분광계의 스펙트럼 라인 이미지가 이를 명확하게 확인했습니다. 예를 들어, ²⁴⁰ Pu 핵은 다음 반응에 따라 알파 방사선을 받습니다. 알파 방사선은 공기 중에서 수 센티미터 범위의 양전하 입자와 매우 낮은 투과성을 특징으로 합니다. 종이 한 장이 그들을 막을 것입니다.

베타(β) 방사선

베타 마이너스 방사선의 경우 핵에서 나오는 전자가 방출됩니다. 핵은 전자의 존재를 특징으로 하지 않기 때문에 붕괴 중에만 형성되며, 그 외에도 두 번째 입자인 전자 반중성미자도 방출됩니다. 분자의 양성자 수 증가로 인해 베타 붕괴 요소는 더 높은 원자 번호를 가진 다른 요소로 변환됩니다. 붕괴 과정의 예는 다음 메커니즘과 일치합니다. 이 방사선은 공기 중에 수십 센티미터 범위의 음전하 입자와 알파 방사선에 비해 더 큰 투과성이 특징입니다. 약 3~4mm 두께의 알루미늄 시트로 고정됩니다. 베타 플러스 붕괴도 유사하게 발생하지만 양전자 입자와 전자 중성미자를 방출합니다. 핵의 양성자 수는 감소하고 이를 통과하는 원소는 예에서와 같이 원자 번호가 더 낮은 다른 원소로 변환됩니다.

감마(γ) 방사선

어떤 입자도 방출하지 않고 감마선 자체만 방출하기 때문에 원소를 다른 원소로 바꾸지 않는 유일한 유형의 방사선입니다. 적외선이나 자외선과 유사한 전자파의 한 종류이지만 감마선의 파장이 가장 짧다. 붕괴 과정은 원자의 여기된 핵을 더 낮은 에너지 상태로 전이시켜 개별 상태에서 원자핵과 동등한 에너지를 가진 광자를 방출합니다. 감마 붕괴 과정의 다이어그램은 다음과 같이 작성할 수 있습니다. 감마선의 특성은 빛과 같은 성질을 가진 고주파의 전자기파와 동일시되는 것입니다. 공기 중에서의 범위는 이론적으로 무제한인 반면 투과성은 모든 유형의 방사능 중에서 가장 큽니다. 그것은 두꺼운 벽이나 15센티미터의 납층에 의해서만 막힙니다.