Плід людських рук або природне явище?
Явище радіації насправді існувало завжди. Люди з самого початку своєї історії жили в середовищі так званого природного радіоактивного поля. Але радіоактивність як свідчення складної будови атома стала відомим феноменом лише на початку 20-го століття.З космосу до земної поверхні доходить частина іонізуючого випромінювання. Люди також опромінюються від тих джерел, які містяться в надрах Землі і корисних копалин. Навіть у складі людського тіла знаходяться ті речовини, які прийнято називати радіонуклідами. Але до кінця 19-го століття про все це вчені могли лише здогадуватися.
Незнання про радіоактивності
Радіоактивність як свідчення складної будови атомів була невідома звичайним гірникам. Наприклад, в 16-му столітті на свинцевих копальнях в Австрії від так званої гірської хвороби шахтарі гинули масово у віці всього лише 30-40 років. Місцеві жінки виходили заміж по кілька разів, так як смертність шахтарів перевищувала рівень смертності простого населення більш ніж у 50 разів. Тоді про такий прийом, як вимірювання радіоактивності, ще не знали. Люди навіть не могли припустити, що в свинцевих рудах може міститися небезпечний уран. Тільки в 1879 році лікарі дізналися, що «гірська хвороба» - це насправді рак легенів.Відкриття радіоактивних процесів Беккерелем
В кінці 19-го століття були здійснені дослідження, в результаті яких радіоактивність як свідчення складної будови атомів стала очевидною для суспільства. У 1896 році дослідник А. А. Беккерель визначив, що містять уран речовини можуть освітлювати фотопластинку в темряві. Пізніше вченому вдалося з'ясувати, що такою властивістю володіє не тільки уран. Далі польський хімік Марія Склодовська-Кюрі разом зі своїм чоловіком П'єром Кюрі відкрили два нових радіонукліду: полоній і радій. Сам досвід Беккереля був досить простим. Він брав солі урану, загортав їх у тканину темного кольору і потім виставляв на сонце, щоб подивитися, яким чином накопичена цією речовиною енергія буде перєїзлучать. Але одного разу вчений зауважив, що фотопластинка починає світитися навіть тоді, коли солі урану не були виставлені на сонце. Це і призвело до того, що була відкрита радіоактивність. Беккерель назвав невідомі промені Х-променями (за аналогією з назвою рентгенівських).
Досліди Резерфорда
Далі радіоактивністю захопився англійський вчений Ернест Резерфорд. У 1899 році їм був проведений експеримент по вивченню цього явища. Полягав він у наступному. Вчений брав сіль урану і поміщав у циліндр, зроблений зі свинцю. Через вузький отвір потік альфа-частинок потрапляв на фотопластинку, що знаходиться зверху. На початку експериментів Резерфорд не використовував електромагнітну пластину.Тому фотопластинка, як і в попередніх експериментах, засвечивалась в одній і тій же точці. Потім Резерфорд почав підключати магнітне поле. При його малому значенні промінь почав розділятися надвоє. Коли ж магнітне поле збільшувалася ще більше, на пластинці з'являлося темна пляма. Таким чином були відкриті різні види радіоактивності: альфа-, бета - і гамма-випромінювання.
Висновки, що пішли з досліджень
Після всіх цих дослідів і стала відомою радіоактивність як свідчення складної будови атомів. Адже виявилося, що саме процеси всередині ядра атома призводять до такого випромінювання. Тут доречно згадати, що з часів Стародавньої Греції атом вважався неподільною часткою всесвіту. Саме слово «атом» означало «неподільний». У результаті досліджень науковців люди дізналися про мимовільному електромагнітному випромінюванні, а також про нових частинках атомів – настільки серйозний крок вперед зробила фізика. Радіоактивність, яка була відкрита світилами науки на зорі нового століття, довела, що атом насправді ділиться на частини.Будова атома
Експериментальними дослідженнями було підтверджено, що атом має складну будову. Він складається з ядра і негативно заряджених електронів. У 1932 році вітчизняними дослідниками Д. Іваненко і Є. Гапоном, а також незалежно від них німецьким фізиком Гейзенбергом була запропонована модель будови атома, названа протонно-нейтронної. Відповідно до даної концепції, атом складається з частинок, які називаються протонами і нейтронами. Вони об'єднані в загальну групу нуклонів. Практично вся маса атома знаходиться в його ядрі. Протони, нейтрони і електрони утворюють собою категорію елементарних частинок. В результаті експериментальних досліджень було встановлено, що порядковий номер речовини в періодичній системі елементів дорівнює заряду його ядра.
Властивості радіонуклідів
Щоб зрозуміти, що являє собою радіоактивність і яким чином вона пов'язана з будовою ядра атома, необхідно засвоїти кілька простих термінів. Наприклад, радіонуклідами зараз називають радіоактивні ізотопи. Вони відрізняються від нестабільних тим, що мають різний період напіврозпаду.Радіоактивні ізотопи, перетворюючись в інші ізотопи, стають джерелами іонізуючого випромінювання. Різні радіонукліди володіють різним ступенем нестабільності. Деякі можуть розпадатися протягом сотень і тисяч років. Такі радіонукліди називають довгоживучими. Як приклад можуть служити всі ізотопи урану. Короткоживучі радіонукліди, навпаки, розпадаються дуже швидко: протягом секунд, хвилин або місяців.
У чому вимірюють радіоактивність?
Одиниця радіоактивності – це 1 Беккерель. Якщо в одну секунду відбувається один розпад, то говорять про те, що активність того чи іншого ізотопу дорівнює одному Беккерелю. Активність – це та величина, яка дозволяє оцінити потужність розпаду арифметично. Раніше вченими застосовувалася інша одиниця радіоактивності – Кюрі. Співвідношення між ними таке: на 1 Ки припадає 37 млрд Бк. При цьому необхідно розрізняти активність різної кількості речовини, наприклад 1 кг і 1 мг. Активність певної кількості речовини в науці прийнято називати питомою активністю. Ця величина обернено пропорційна періоду напіврозпаду.