РАДИОАКТИВНОСТЬ

(от лат. radio -излучаю, radius — луч и activus — действенный), способность нек-рых ат. ядер самопроизвольно (спонтанно) превращаться в др. ядра с испусканием ч-ц. К радиоактивным превращениям относятся: альфа-распад, все виды бета-распада (с испусканием эл-на, позитрона или с захватом орбитального эл-на), спонтанное деление ядер, протонная и двупротонная Р., двунейтронная Р. и др. виды распадов. В случае b-распада большое время жизни ядер обусловлено природой слабого взаимодействия, вызывающего b-распад. За остальные виды радиоактивных процессов ответственно сильное взаимодействие; замедление таких процессов связано с наличием потенциальных барьеров (кулоновского и центробежного), затрудняющих вылет ч-ц из ядра.

С Р. связаны процессы испускания запаздывающих протонов и нейтронов, а также запаздывающее спонтанное деление ядер. В этих процессах b-распад — предварительная стадия, задерживающая испускание яд. ч-ц. Радиоактивный распад часто сопровождается гамма-излучением, испускаемым в результате электромагн. переходов между различными квантовыми состояниями одного и того же ядра.

Открытие Р. датируется 1896, когда франц. физик А. Беккерель обнаружил испускание ураном неизвестного проникающего излучения, названного им радиоактивным. Вскоре была обнаружена Р. тория, а в 1898 франц. физики М. и П. Кюри открыли два новых радиоактивных элемента — полоний и радий. Работами англ. физика Э. Резерфорда и Кюри было установлено наличие трёх видов радиоактивных излучений — a-, b- и g-лучей. Резерфорд и англ. физик Ф. Содди указали, что испускание a-лучей сопровождается превращением хим. элементов, напр. превращением радия в радон. В 1913 амер. учёный К. Фаянс и Содди независимо сформулировали т. н. правило смещения, характеризующее перемещение нуклида в периодич. системе элементов при а- и b-распадах.

В 1934 франц. физики И. и Ф. Жолио-Кюри открыли искусственную Р., т. е. радиоактивность ядер — продуктов ядерных реакций, к-рая впоследствии приобрела особенно важное значение. Из общего числа (=2000) известных радиоактивных нуклидов лишь ок. 300 — природные, а остальные получены в результате яд. реакций. Между искусств. и естеств. Р. нет принципиального различия. Изучение искусств. Р. привело к открытию новых видов b-распада — позитронному b+ -распаду (И. и Ф. Жолио-Кюри, 1934) и электронному захвату. В 1939 был обнаружен распад с испусканием запаздывающих нейтронов (Дж. Даннинг с сотрудниками, США). В 1940 К. А. Петржак и Г. Н. Флёров открыли спонтанное деление ядер.

Для процессов радиоактивного распада характерен экспоненциальный закон уменьшения во времени ср. числа радиоактивных ядер. Продолжительность жизни радиоактивных ядер характеризуют п е р и о д о м п о л у р а с п а д а T1/2 (промежутком времени, за к-рый число радиоактивных ядер уменьшается в среднем вдвое).

Во мн. случаях продукты радиоактивного распада сами оказываются радиоактивными, и тогда образованию стабильных нуклидов предшествует цепочка из неск. актов радиоактивного распада. Характерными примерами систем, в к-рых происходят сложные радиоактивные превращения, явл. радиоактивные ряды изотопов тяжёлых элементов. Мн. радиоактивные ядра могут распадаться по двум или неск. из перечисленных выше осн. типов Р. В результате конкуренции разных путей распада возникают разветвления радиоактивных превращений. Для природных радиоактивных изотопов характерны разветвления, обусловленные возможностью a- и b-распадов. Для трансурановых элементов наиболее типичны разветвления, связанные с конкуренцией a-(реже b-)распадов и спонтанного деления. У нейтронодефицитных ядер часто наблюдается конкуренция b+-распада и электронного захвата. Для мн. ядер с нечётными Z (число протонов) и чётными А (массовое число) оказываются энергетически возможными два противоположных варианта b-распада: b-распад и электронный захват или b- и b+-распады.

Открытие Р. оказало огромное влияние на развитие науки и техники. За работы, связанные с исследованием и применением Р., было присуждено более 10 Нобелевских премий по физике и химии, в т. ч. А. Беккерелю, П. и М. Кюри, Э. Ферми, Э. Резерфорду, Ф. и И. Жолио-Кюри, Д. Хевеши, О. Гану, Э. Макмиллану и Г. Си-боргу, У. Либби.