Radioaktivita

Přirozená radioaktivita je důsledkem samovolné přeměny atomového jádra. Přirozeně radioaktivních je mnoho látek v přírodě (takové látky se pak označují jako radioaktivní látky), včetně tkání živých organismů.[3]

Umělou radioaktivitu získají prvky transmutací, vlivem řetězové reakce nebo působením urychlených částic. Umělá radioaktivita je tedy podmíněna přeměnou jádra, která je způsobena vnějším vlivem, například při ostřelování částicemi alfa se jádra mohou dále samovolně přeměňovat, tedy vykazují radioaktivitu. Takováto jádra v přírodě běžně neexistují, ale byla vytvořena uměle. Zákonitosti přeměny těchto uměle vytvořených jader jsou shodné se zákony popisujícími přeměny přirozeně radioaktivních jader. Poněvadž však ke vzniku těchto jader byl nutný vnější umělý zásah, hovoří se o umělé radioaktivitě.

Jev umělé radioaktivity lze demonstrovat na následujícím příkladu. Vložení radioaktivního izotopu polonia ${\displaystyle {}_{84}^{210}\mathrm {Po} }$ do hliníkové nádoby vede ke vzniku pronikavého záření, které vychází z nádoby, a které neustává ani po odstranění polonia z nádoby. Hliníková nádoba se tedy působením radioaktivního polonia sama stala (uměle) radioaktivní.

Polonium ${\displaystyle {}_{84}^{210}\mathrm {Po} }$ je totiž přirozeně radioaktivní, přičemž při své přeměně vyzařuje částice α, které přeměňují hliník na izotop fosforu

${\displaystyle {}_{84}^{210}\mathrm {Po} \,\to \,{}_{82}^{206}\mathrm {Pb} +{}_{2}^{4}\alpha }$,

${\displaystyle {}_{13}^{27}\mathrm {Al} +{}_{2}^{4}\alpha \,\to \,{}_{15}^{30}\mathrm {P} +n}$,

kde ${\displaystyle n}$ označuje neutron.

Izotop fosforu ${\displaystyle {}_{15}^{30}\mathrm {P} }$ je však nestabilní s poločasem přeměny ${\displaystyle T\approx 135,5\,{\mbox{s}}}$. Prostřednictvím kladné přeměny beta přechází na stabilní křemík, tedy

${\displaystyle {}_{15}^{30}\mathrm {P} \,\to \,{}_{14}^{30}\mathrm {Si} +e^{+}+\nu }$,

kde ${\displaystyle e^{+}}$ je vyzářený pozitron a ${\displaystyle \nu }$ představuje neutrino.

Umělou radioaktivitu poprvé pozorovali manželé Joliot-Curie v prosinci 1933. Omylem zapomenutá hliníková fólie po pokusech s pozitrony zůstala u čítače paprsků. Na něm se později objevil nezvykle vysoký počet záznamů. Při pátrání po příčině se podařilo objevit výše zmíněnou reakci a chemicky ji dokázat. Za svůj objev byli oba objevitelé oceněni Nobelovou cenou.

Doba, za kterou dojde k rozpadu poloviny z původního počtu atomů radionuklidu, se označuje jako poločas přeměny ${\displaystyle T}$. Počet částic po uplynutí této doby je ${\displaystyle n={\frac {n_{0}}{2}}}$, čímž vznikne pro poločas přeměny vztah

${\displaystyle T={\frac {\ln {2}}{\lambda }}\approx 0,693\cdot \lambda ^{-1}}$

Další veličinou charakterizující radioaktivní přeměnu je střední doba života ${\displaystyle \tau }$, což je čas, po němž klesne původní počet atomových jader ${\displaystyle n_{0}}$ na hodnotu ${\displaystyle n={\frac {n_{0}}{\mathrm {e} }}}$. Střední doba života má hodnotu

${\displaystyle \tau ={\frac {1}{\lambda }}={\frac {T}{\ln {2}}}}$

Rychlost radioaktivní přeměny charakterizuje aktivita (radioaktivita) ${\displaystyle A}$, která se definuje vztahem

${\displaystyle A=\left|{\frac {\mathrm {d} n}{\mathrm {d} t}}\right|}$

Dosazením z předchozích vztahů dostaneme

${\displaystyle A=\lambda n=\lambda n_{0}\mathrm {e} ^{-\lambda t}=A_{0}\mathrm {e} ^{-\lambda t}}$,

kde ${\displaystyle A_{0}}$ označuje aktivitu v počátečním čase a ${\displaystyle A}$ je aktivita v čase ${\displaystyle t}$. Aktivita, tedy rychlost rozpadu, klesá s časem.

Jednotkou aktivity je becquerel (Bq), případně curie (Ci).

• Atomové jádro
• Záření
• Rozpadová řada
• Seznam radioaktivních prvků

• Obrázky, zvuky či videa k tématu radioaktivita na Wikimedia Commons
• NuDat 2.0 Archivováno 28. 4. 2021 na Wayback Machine – Databáze struktury jader a dat o radioaktivním rozpadu (anglicky)