放射性衰變是什么?出現(xiàn)癥狀要小心
在絕大多數(shù)的核素是不穩(wěn)定的,它們會自發(fā)的銳變,變成另一種核素,同時放出各種射線,這就叫做放射性衰變,那具體的情況是怎么樣的呢?下面就和家庭醫(yī)生在線小編一起來了解一下吧。
放射性元素镅-241最為人們所知的用途是用于煙霧探測器。它是發(fā)生阿爾法衰變的一個很好的例子。镅-241原子能自發(fā)地輻射出阿爾法粒子。一個阿爾法粒子是由兩個質(zhì)子和兩個中子束縛在一起形成的,它等效于一個氦-4原子核。在釋放阿爾法粒子的過程中,镅-241原子轉(zhuǎn)變?yōu)轱?237原子。阿爾法粒子以很高的速度離開衰變現(xiàn)場——或許達到了16,000公里/秒。
如果觀察一個單獨的镅-241原子,你無法預(yù)測它什么時候會釋放出一個阿爾法粒子。不過,如果有大量的镅原子,那么衰變速度就變得非常有規(guī)律。對于镅-241,已知有一半的原子會在458年內(nèi)發(fā)生衰變。因此,镅-241的半衰期是458年。每種放射性元素都有不同的半衰期,根據(jù)同位素的不同,半衰期短的不足一秒而長的有數(shù)百萬年。例如,镅-243的半衰期是7,370年。
氚(氫-3)是發(fā)生貝塔衰變的元素的一個很好的例子。在貝塔衰變中,原子核中的一個中子自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子、一個電子和一個被稱為反中微子的粒子。原子核放射出電子和反中微子,而質(zhì)子則會留在原子核中。放射出的電子被稱為貝塔粒子。原子核失去一個中子而得到一個質(zhì)子。因此,一個氫-3原子經(jīng)過貝塔衰變變成一個氦-3原子。點擊下圖中的“Go”按鈕,你可以看到中子的變化。
放射性衰變通常都有一定的周期,并且一般不因物理或化學(xué)環(huán)境而改變,這也就是放射性可用于確定年代的原因。由于一個原子的衰變是自然地發(fā)生,即不能預(yù)知何時會發(fā)生,因此會以機率來表示。假設(shè)每顆原子衰變的機率大致相同,例如半衰期為一小時的原子,一小時后其未衰變的原子會剩下原來的二分之一,兩小時后會是四分之一,三小時后會是八分之一。
原子的某些衰變會產(chǎn)生出另一種元素,并會放出α粒子、β粒子或中微子,在發(fā)生衰變后,該原子也會釋出伽馬射線。衰變后的實物粒子靜止質(zhì)量的總合會少于衰變前實物粒子靜止質(zhì)量的總和,根據(jù)質(zhì)能方程,能量可以表現(xiàn)出質(zhì)量。當(dāng)物體的能量增加E,其質(zhì)量則增加E/C2,當(dāng)物體的能量減少E,其質(zhì)量也減少E/C2,如果一個原子核衰變后放出實物粒子,假設(shè)該原子核在衰變前相對于某一慣性參照物靜止,衰變后的新原子核和所放出的實物粒子相對于該慣性參照物運動,即對于該慣性參照物而言,新原子核和所放出的實物粒子具有動能,當(dāng)新原子核或所放出的實物粒子與其他粒子發(fā)生碰撞,它便會失去能量。因此,衰變前和衰變后質(zhì)量和能量都是守恒的,粒子的靜止質(zhì)量則不守恒。如果該原子核放出光子,同樣的,光子也具有質(zhì)量,但沒有靜止質(zhì)量。通常衰變所產(chǎn)生的產(chǎn)物多也是帶放射性,因此會有一連串的衰變過程,直至該原子衰變至一穩(wěn)定的同位素。
發(fā)生核衰變的放射性元素有的是在自然界中出現(xiàn)的天然放射性同位素,如碳14,但其衰變只會經(jīng)過一次β衰變轉(zhuǎn)為氮14原子,并不會一連串地發(fā)生。也有很多是經(jīng)過粒子對撞等方法人工制造的元素。
(責(zé)任編輯:吳任飛 )
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