Radioaktivitet, egenskaber udstillet af visse typer stof til udsendelse af energi og subatomære partikler spontant. Det er i det væsentlige en egenskab af individuelle atomkerner.
En ustabil kerne vil nedbrydes spontant eller nedbrydes til en mere stabil konfiguration, men vil kun gøre det på få specifikke måder ved at udsende bestemte partikler eller visse former for elektromagnetisk energi. Radioaktivt henfald er en egenskab af flere naturligt forekommende elementer såvel som kunstigt producerede isotoper af elementerne. Den hastighed, hvormed et radioaktivt element forfalder, udtrykkes i form af dets halveringstid dvs. den tid, der kræves for at halvdelen af en given mængde af isotopen kan forfaldne. Halveringstider varierer fra mere end 1.000.000.000 år for nogle kerner til mindre end 10 −9sekund (se nedenfor Priser for radioaktive overgange). Produktet fra en radioaktiv forfaldsproces - kaldet datter af forælderisotopen - kan i sig selv være ustabil, i hvilket tilfælde den også vil forfaldne. Processen fortsætter, indtil der er dannet et stabilt nuklid.
Arten af radioaktive emissioner
Emissionerne fra de mest almindelige former for spontant radioaktivt henfald er alfa (α) partiklen, beta (β) partiklen, gammastråle (γ) og neutrino. Den alfapartikel er faktisk kernen i en helium-4 atom, med to positive ladninger 4 / 2 He. Sådanne ladede atomer kaldes ioner. Det neutrale heliumatom har to elektroner uden for sin kerne, der balanserer disse to ladninger. Betapartikler kan være negativt ladede (beta minus, symbol e -) eller positivt ladede (beta plus, symbol e +). Beta minus [β -] -partiklen er faktisk et elektron, der oprettes i kernen under beta-henfald uden noget forhold til atomets elektroniske sky. Betaplus-partiklen, også kaldet positronen, er elektronens antipartikel; når de er samlet, vil to sådanne partikler gensidigt udslette hinanden. Gamma-stråler er elektromagnetiske strålinger som radiobølger, lys og røntgenstråler. Beta-radioaktivitet producerer også neutrino og antineutrino, partikler, der ikke har nogen ladning og meget lille masse, symboliseret med henholdsvis v og v.
I de mindre almindelige former for radioaktivitet kan emissioner af fission, neutroner eller protoner udsendes. Fissionsfragmenter er i sig selv komplekse kerner med normalt mellem en tredjedel og to tredjedele ladningen Z og masse A i den overordnede kerne. Neutroner og protoner er naturligvis de grundlæggende byggesten til komplekse kerner, der har tilnærmelsesvis enhedsmasse i atomskalaen og har henholdsvis nulladning eller enhedspositiv ladning. Neutronen kan ikke længe eksistere i den frie tilstand. Det fanges hurtigt af kerner i stof; Ellers vil det i frit rum gennemgå beta-minus forfald til en proton, en elektron og en antineutrino med en halveringstid på 12,8 minutter. Protonen er kernen i almindeligt brint og er stabil.
Typer af radioaktivitet
Det tidlige arbejde med naturlig radioaktivitet forbundet med uran og thoriummalm identificerede to forskellige former for radioaktivitet: alfa og beta forfald.
Alfafald
Ved alfa-henfald skubbes en energisk heliumion (alfa-partikel) ud, hvilket efterlader en datterkerne med atom nummer to mindre end moderen og atommassen nummer fire mindre end moderen. Et eksempel er henfaldet (symboliseret med en pil) af den rigelige isotop af uran, 238 U, til en thoriumdatter plus en alfapartikel:
Givet til dette og efterfølgende reaktioner er den energi, der frigives (Q) i millioner af elektronvolt (MeV) og halveringstiden (t 1⁄2). Det skal bemærkes, at i alfa-henfald er ladningerne eller antallet af protoner, der er vist i underskrift, i balance på begge sider af pilen, ligesom atommasserne, der er vist i superskriptet.
