Ядра атомов могут быть устойчивыми во времени (стабильными) и неустойчивыми, радиоактивными. Атомы с радиоактивными ядрами – это радионуклиды. При радиоактивных превращениях испускаются α-частицы (ядра 4Не) и β-частицы (электроны); часто также испускаются γ-кванты (порции электромагнитного излучения, более жесткого, чем ультрафиолетовое и рентгеновское). У γ-квантов нет массы покоя.
Радиоактивные превращения приводят к тому, что из одних ядер образуются новые ядра, ядра новых элементов. При испускании α-частиц (ядер 4Не) заряд ядра уменьшается на 2 единицы, а массовое число – на 4 единицы, например:
22688Ra = 22286Rn + 4Не
Из ядер радия-226 образовались ядра радона-222.
Испускание ядром β-частиц (электронов) объясняется тем, что в некоторых ядрах нейтрон способен самопроизвольно превратиться в протон:
n → p + e + ν или n → p + β– + ν
Кроме протона и электрона, радиоактивное ядро испускает также нейтрино ν (точнее говоря, антинейтрино). У нейтрино (антинейтрино) нет заряда и если и есть масса покоя, то она очень маленькая.
При испускании γ-квантов ни заряд, ни массовое число ядра не изменяются, происходит уменьшение внутренней энергии ядра.
Устойчивость радиоактивных ядер характеризуют через период полураспада T½ . Период полураспада – это время, за которое число радиоактивных атомов уменьшается в 2 раза. Значения T½ для разных радионуклидов изменяются от 10-12 – 10-10 с до 1014-1015 лет. Так, значение T½ природного радионуклида 232Th равно 1,41.1010 лет, а природного радионуклида 238U – 4,5.109 лет.
Физики смогли осуществить превращения ядер друг в друга (ядерные превращения). Так, обстреливая (облучая) мишень из плутония-242 ядрами неона-22, разогнанными на специальном приборе – ускорителе, удается получить ядра элемента №104 – резерфордия Rf :
24294Pu + 2210Ne = 259104Rf + 5n
Приведенная запись – пример ядерной реакции. В ядерной реакции сумма массовых чисел ядер слева равна сумме массовых чисел справа (242 + 22 = 259 + 5) и сумма положительных зарядов слева (94+10) равна суммарному заряду справа (104). С помощью ядерных реакций искусственно получены элементы с атомными номерами 93-118.
Комментарии: