Радиоактивность – это способность некоторых веществ испускать невидимое излучение и превращаться при этом в другие вещества. Интенсивность радиоактивности подчиняется закону радиоактивного распада. Рассмотрим этот закон более детально.
Но, наиболее удивительным в радиоактивных веществах было то, что любое из радиоактивных веществ со временем превращается совсем в другие вещества, существенно отличающиеся от первоначальных по физическим и химическим свойствам. Количество же исходной пробы при этом уменьшается.
Стало ясно, что радиоактивные элементы способны к самопроизвольным превращениям. И поскольку продукт этого превращения всегда был легче, чем первоначальный элемент, это превращение было названо радиоактивным распадом.
Интенсивность радиоактивного распада
В опытах с радиоактивностью Э.Резерфорда и Ф Содди было обнаружено, что хотя радиоактивность тория в запаянной ампуле постоянна, если ампулу разбить, то радиоактивность заметно снижается.
Было предположено, что торий при распаде выделяет какой-то газ, который также является радиоактивным, и радиоактивность которого гораздо больше, чем самого тория, он и дает основной вклад в активность пробы. Газ, откачиваемый из ампулы с торием, действительно был более радиоактивным, но его радиоактивность очень быстро уменьшалась. Уже через несколько минут она падала в несколько раз. Однако, выделенный газ удалось исследовать. Он оказался инертным газом с порядковым номером 86 (радон). Изучение этого газа позволило открыть закон радиоактивного распада.
Доля атомов, распадающихся в единицу времени, для каждого радиоактивного вещества постоянна.
Например, если за пять минут распадается 10% имеющейся радиоактивной пробы, то за следующие пять минут распадется еще 10% от оставшейся пробы, и так далее. Если измерять количество такого радиоактивного вещества через каждые пять минут, мы получим значения:
|
Время, мин |
Количество,% |
|
0 |
100.00 |
|
5 |
90.00 |
|
10 |
81.00 |
|
15 |
72.90 |
|
20 |
65.61 |
|
25 |
59.05 |
|
30 |
53.14 |
Можно видеть, что количество остающегося радиоактивного вещества представляет собой бесконечно убывающую геометрическую прогрессию. График количества вещества:
То есть, закон радиоактивного распада представляет собой степенную функцию с отрицательным показателем. В качестве основания функции удобно принять число 2. В результате имеем следующую формулу закона радиоактивного распада, показывающую, сколько атомов вещества останется в пробе спустя время t:
$$N=N_0×2^{-{1over T}t},$$
где:
- $t$ – прошедшее время,c;
- $N$ – оставшееся количество атомов вещества;
- $N_0$ – начальное количество атомов вещества в момент $t=0$.
- T – параметр интенсивности (период полураспада),c.
Параметр T, представляет собой время, за которое распадется половина исходного вещества. Поэтому он называется периодом полураспада.
Распад каждого отдельного атома – это случайный процесс. Невозможно предсказать, когда атом распадется, он не имеет «возраста». В большом количестве атомов за время полураспада распадется половина атомов. Но среди них будут такие, что распадутся почти сразу, а будут и «долгожители», которые распадутся значительно позже.
Что мы узнали?
Согласно закону радиоактивного распада, доля атомов вещества, распадающегося за единицу времени, для данного элемента постоянна. Время, за которое распадается половина атомов, называется периодом полураспада. Он является параметром интенсивности распадов.
