RADIOAKTIVNOST:

Radioaktivnost je spontani proces u kojem se atomsko jezgro, emitujući jednu ili više čestica ili kvanata elektromagnetnog zračenja, preobražava u drugo jezgro. Prvobitno nije bila poznata priroda zračenja nego se zbirno govorilo o radijaciji pa je ova pojava "raspada" jezgra nazvana radioaktivnost, a jezgra koja emituju čestice ili zračenje radioaktivna jezgra ili, ispravnije radioaktivni izotopi. Raspadom početnog jezgra, koje se naziva i jezgro roditelj, nastaje novo jezgro, potomak, koje može da ima redni broj Z i/ili maseni broj A različit od jezgra roditelja. Radioaktivni raspad karakteriše se vrstom i energijom emitovane radijacije i vremenom poluraspada. U prirodi se javljaju alfa-raspad, beta^--raspad i gama-raspad. Pri alfa-raspadu radioaktivna jezgra emituju jezgra helijumovih atoma ⁴He⁺⁺. Kod beta^--raspada, iz jezgra se emituju elektron i antineutrino, a kod gama-raspada jezgro zrači elektromagnetne talase (fotone) velike energije. U laboratoriji mogu da se dobiju i jezgra koja se raspadaju emitujući pozitrone i neutrina (beta⁺-raspad) ili kod kojih dolazi do K-zahvata.

ISTORIJA OTKRIĆA RADIOAKTIVNOSTI:

Prirodnu radioaktivnost otkrio je krajem prošlog veka francuski fizičar Anri Bekerel. Trudeći se da ustanovi uzrok fluorescencije odnosno fosforescencije nekih materijala (što je i njegov otac, takođe fizičar, proučavao), Bekerel je na fotografsku ploču umotanu u crni papir postavio kristal uranijumove soli i onda sve izlagao sunčevoj svetlosti. Nakon razvijanja fotografske ploče pokazalo se da je ona bila “osvetljena”, dakle, uranijumova so je emitovala zračenje koje može da prođe kroz crni papir i da dejstvuje na fotografsku ploču. Bekerel je smatrao da uranijumova so zrači pod dejstvom sunčeve svetlosti. A onda, jednog dana, zbog oblačnosti, odustao je od eksperimenta, i foto ploču umotanu u crni papir odložio, a preko nje i unarijumsku so. Posle nekoliko dana ipak je razvio ploču i na veliko iznenađenje, ustanovio da je i ona jako ozračena. Ispravno je zaključio da uranijumova so, bez spoljašnjeg uticaja, dakle spontano, emituje zračenje koje prolazi kroz hartiju i izaziva zacrnjenje foto ploče. Marija Kiri je ovu pojavu nazvala radioaktivnost.

Marija Kiri je zajedno s Pjerom Kirijem proučavala radioaktivnost i drugih uranijumovih jedinjenja, npr. rude pehblende (koja se uglavnom sastoji od uranil oksida U₃O₈). M. Kiri je utvrdila da je zračenje mnogo jače i da nije proporcionalno količini uranijuma. Pretpostavila je da ruda pehblende sadrži malu količinu nekog elementa koji mnogo jače zrači. Korišćenjem običnih hemijskih postupaka za razdvajanje elemenata, P. i M. Kiri izolovali su polonijum i radijum. Radijum je izolovan posle dugog i strpljivog prerađivanja jedne tone rude pehblende iz koje je već bio izvađen uranijum. Izdvojene su najpre male količine radijuma u obliku radijum-hlorida, a 1910. godine elektrolizom je dobijen i čist radijum. Otprilike u isto vreme M. Kiri i G. Šmit otkrili su, nezavisno, da su i torijumova jedinjenja radioaktivna. Zatim su A. Debijern i F. Gizel u uranijumskim mineralima našli još jedan radioaktivni element - aktinijum. Posle ovih prvih otkrića, sistematskim ispitivanjima, otkriveno je da u prirodi postoji četrdesetak radioaktivnih elemenata.

OSNOVNE OSOBINE:

Radioaktivno zračenje prodire kroz različite materijale, a takođe može i da jonizuje sredinu kroz koju prolazi. Proučavajući prodornu moć zračenja koja emituje uranijum, Raderford je utvrdio da postoje dve vrste zračenja (alfa i beta). Alfa-zračenje lakše se apsorbuje od beta- ali više jonizuje sredinu kroz koju prolazi. Alfa i beta zraci različito skreću u magnetnom polju, na osnovu čega je zaključeno da je reč o česticama suprotnog naeletrisanja i različite mase. Treći oblik prirodne radioaktivnosti (gama-zračenje) otkrio je P. Vilar utvrdivši da ono ne skreće u magnetnom polju, a da se odlikuje izuzetnom prodornošću.

Proces radioaktivnog raspada je egzoterman, dakle praćen oslobađanjem energije. Energijski bilans radioaktivnog raspada najlakše je odrediti pomoću Ajnštajnove relacije za odnos mase i energije

E = mc²

gde je E energija ekvivalentna masi m, a c brzina svetlosti u vakuumu. U skladu sa time energija E koja se oslobađa pri radioaktivnom raspadu jednaka je:

gde su M_r masa roditelja, M_p masa potomka i M_e mase mirovanja emitovanih čestica. Dakle, oslobođena energija (kinetička i elektromagnetna) jednaka je razlici u masi između jezgra roditelja i svih proizvoda njegovog raspada.

Jedinica za radioaktivnost u SI sistemu je Bekerel (Bq).