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天然放射性


天然放射性(Natural radioactivity)是指天然存在的放射性同位素,其能够从不稳定的原子核自发地放出射线,(如α射线、β射线、γ射线等)而衰变形成稳定元素的属性。1896年,法国物理学家亨利·贝可勒尔在研究磷光材料时发现,铀盐或金属铀能使附近包在黑纸里的照相底片感光,从而推断铀可以不断的自动放射出某种看不见的、穿透力相当强的射线。

一开始大家认为这种辐射类似刚发现的X光。但是物理学家的研究表明,这种辐射要比X光复杂。卢瑟福首先发现其衰变方式都依循着指数形式衰减,即存在半衰期。卢瑟福和他的学生弗雷德里克·索迪最早发现许多的衰变会造成核嬗变,会使原子变成另一种原子。

根据已有的研究结果我们已经知道, 原子序数在84以上的所有元素都有天然放射性,小于此数的某些元素如碳、钾等也有这种性质。

放射性原子核能以许多不同的形式进行衰变以使自身达到更稳定的状态。根据原子核放射粒子的种类,将放射性主要分为以下为几种类型:

① α放射性:原子核中放射出一个α粒子(He)。α射线电离作用大,贯穿本领小;

② β放射性:β射线是高速运动的电子流。根据原子核所发射的电子的性质,又可将β衰变分为β衰变和β衰变。β衰变是指原子核中放射出一个正电子(e)和一个电中微子的衰变类型;β衰变是指原子核中放射出一个电子(e)和一个反电中微子的衰变类型。同时,原子核也可以吸收一个轨道电子,并放射出中微子,称为轨道电子俘获过程。β射线电离作用较小,贯穿本领较大;

③ γ放射性:γ射线是波长很短的电磁波。γ放射性往往是伴随α衰变或β衰变过程产生的。α或β衰变的子核一般处于激发态,需要通过释放γ射线跃迁至基态,即产生γ放射性。γ跃迁的子核和母核的电荷数和质量数均相同,只是核内部状态不同。γ射线的电离作用小,贯穿本领大。

除了上述三种主要的放射性外,有些原子核还具有质子、中子等其它粒子放射性。

地球上天然放射性的原始核素是超新星核合成时的爆炸残留物。这些核素的半衰期很长,在恒星吸积时留在星云中直到现在。而半衰期短的放射性核素是由这些原始核素衰变而成的。宇宙射线核素也会造成自然界中少量的放射性核素。


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