रेडियोधर्मिता एक स्वतःस्फूर्त प्रक्रिया है जिसके द्वारा अस्थिर परमाणु नाभिक विकिरण उत्सर्जित करके ऊर्जा खो देते हैं। 1896 में हेनरी बेकेरेल द्वारा खोजा गया, यह भौतिकी और रसायन विज्ञान में एक मौलिक अवधारणा रही है, जिससे चिकित्सा, ऊर्जा उत्पादन और वैज्ञानिक अनुसंधान में कई तरह के अनुप्रयोग हुए हैं। रेडियोधर्मिता एक परमाणु के नाभिक के भीतर अस्थिरता के कारण होती है, जहाँ नाभिक को एक साथ रखने वाले बल इसे अपने वर्तमान स्वरूप में रखने के लिए पर्याप्त मजबूत नहीं होते हैं। यह अस्थिरता विकिरण के उत्सर्जन की ओर ले जाती है क्योंकि नाभिक अधिक स्थिर अवस्था की तलाश करता है।
रेडियोधर्मिता के तीन प्राथमिक प्रकार हैं, जो उत्सर्जित विकिरण के प्रकार से अलग होते हैं: अल्फा ( \(\alpha\) ), बीटा ( \(\beta\) ), और गामा ( \(\gamma\) ) विकिरण। प्रत्येक प्रकार के पदार्थ पर अद्वितीय गुण और प्रभाव होते हैं।
अल्फा विकिरण में दो प्रोटॉन और दो न्यूट्रॉन से बने कण होते हैं, जो प्रभावी रूप से उन्हें हीलियम नाभिक बनाते हैं। चूँकि अल्फा कण अपेक्षाकृत भारी होते हैं और उनमें धनात्मक आवेश होता है, इसलिए उनकी सीमा कम होती है और उन्हें कागज़ की शीट या मानव त्वचा की बाहरी परत द्वारा रोका जा सकता है। हालाँकि, अगर निगला या साँस के ज़रिए अंदर लिया जाए, तो अल्फा कण अपनी उच्च आयनीकरण शक्ति के कारण जैविक ऊतकों को महत्वपूर्ण नुकसान पहुँचा सकते हैं।
\(\textrm{उदाहरण:}\) यूरेनियम-238 ( \(^{238}U\) ) का थोरियम-234 ( \(^{234}Th\) ) में क्षय। \( ^{238}U \rightarrow ^{234}Th + \alpha \)
बीटा विकिरण इलेक्ट्रॉन ( \(\beta^-\) ) या पॉज़िट्रॉन ( \(\beta^+\) ) के रूप में उत्सर्जित हो सकता है, जो इलेक्ट्रॉनों के प्रतिकण होते हैं। \(\beta^-\) विकिरण तब होता है जब नाभिक में एक न्यूट्रॉन एक प्रोटॉन और एक इलेक्ट्रॉन में परिवर्तित हो जाता है, जिसमें इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित होता है। इसके विपरीत, \(\beta^+\) विकिरण तब उत्पन्न होता है जब एक प्रोटॉन एक न्यूट्रॉन और एक पॉज़िट्रॉन में परिवर्तित हो जाता है। बीटा कण अल्फा कणों की तुलना में हल्के होते हैं और या तो सकारात्मक ( \(\beta^+\) ) या नकारात्मक ( \(\beta^-\) ) चार्ज ले जाते हैं। वे अल्फा कणों की तुलना में अधिक भेदक होते हैं लेकिन आमतौर पर कुछ मिलीमीटर एल्यूमीनियम द्वारा अवरुद्ध हो सकते हैं।
\(\textrm{बीटा माइनस क्षय उदाहरण:}\) कार्बन-14 ( \(^{14}C\) ) नाइट्रोजन-14 ( \(^{14}N\) ) में विघटित हो रहा है। \( ^{14}C \rightarrow ^{14}N + \beta^- + \bar{\nu}_e \) \(\textrm{बीटा प्लस क्षय उदाहरण:}\) कार्बन-11 ( \(^{11}C\) ) बोरॉन-11 ( \(^{11}B\) ) में विघटित हो रहा है \( ^{11}C \rightarrow ^{11}B + \beta^+ + \nu_e \)
गामा विकिरण में फोटॉन होते हैं, जो प्रकाश के द्रव्यमान रहित कण होते हैं। यह अक्सर अल्फा और बीटा क्षय के साथ होता है, जो नाभिक के उच्च ऊर्जा अवस्था से निम्न ऊर्जा अवस्था में संक्रमण के दौरान उत्सर्जित होता है। गामा किरणें अत्यधिक भेदक होती हैं, उनकी तीव्रता को काफी कम करने के लिए सीसा या कई सेंटीमीटर कंक्रीट जैसी सघन सामग्री की आवश्यकता होती है। कोई आवेश न होने के बावजूद, गामा विकिरण अपनी उच्च ऊर्जा और गहरी पैठ क्षमता के कारण जीवित कोशिकाओं और ऊतकों को गंभीर नुकसान पहुंचा सकता है।
\(\textrm{उदाहरण:}\) कोबाल्ट-60 ( \(^{60}Co\) ) का निम्न ऊर्जा अवस्था में संक्रमण, गामा विकिरण उत्सर्जित करना \( ^{60}Co^* \rightarrow ^{60}Co + \gamma \)
यद्यपि रेडियोधर्मिता अपने आयनकारी विकिरण के कारण जैविक जीवों के लिए महत्वपूर्ण जोखिम पैदा कर सकती है, लेकिन इसके कई लाभकारी अनुप्रयोग भी हैं। चिकित्सा में, रेडियोधर्मी समस्थानिकों का उपयोग नैदानिक इमेजिंग और कैंसर उपचार में किया जाता है। औद्योगिक अनुप्रयोगों में सामग्री परीक्षण, परमाणु रिएक्टरों में बिजली उत्पादन और जैविक और रासायनिक अनुसंधान में अनुरेखक के रूप में शामिल हैं। विभिन्न प्रकार की रेडियोधर्मिता और पदार्थ के साथ उनकी अंतःक्रियाओं को समझना उनकी क्षमता का सुरक्षित रूप से दोहन करने के लिए महत्वपूर्ण है।
रेडियोधर्मिता का पता लगाने और मापने के लिए विभिन्न उपकरणों का उपयोग किया जाता है, जैसे कि गीजर-मुलर काउंटर, सिंटिलेशन काउंटर और आयनीकरण कक्ष। ये उपकरण रेडियोधर्मी क्षय के दौरान उत्सर्जित आयनकारी विकिरण का पता लगाते हैं, जिससे वैज्ञानिकों को विभिन्न समस्थानिकों के गुणों और उनके क्षय पैटर्न का अध्ययन करने में मदद मिलती है।
रेडियोधर्मिता, अपने अल्फा, बीटा और गामा रूपों के साथ, प्राकृतिक दुनिया में एक मौलिक घटना है। हालांकि यह जैविक ऊतकों पर अपने आयनकारी प्रभावों के कारण जोखिम पैदा करती है, लेकिन रेडियोधर्मिता को समझने और नियंत्रित करने से चिकित्सा, ऊर्जा और विज्ञान में महत्वपूर्ण प्रगति हुई है। रेडियोधर्मिता का अध्ययन न केवल परमाणु और उप-परमाणु दुनिया को समझने में मदद करता है, बल्कि मानव स्वास्थ्य और समाज की तकनीकी क्षमताओं को बेहतर बनाने के लिए उपकरण भी प्रदान करता है।
