Радиоактивноста е спонтан процес со кој нестабилните атомски јадра губат енергија со емитирање на зрачење. Откриен од Анри Бекерел во 1896 година, тој беше основен концепт во физиката и хемијата, што доведе до различни апликации во медицината, производството на енергија и научните истражувања. Радиоактивноста е резултат на нестабилноста во јадрото на атомот, каде силите што го држат јадрото заедно не се доволно силни за да го задржат во сегашната форма. Оваа нестабилност води до емисија на зрачење бидејќи јадрото бара постабилна состојба.
Постојат три основни типа на радиоактивност, кои се разликуваат по видот на зрачењето што се емитува: алфа ( \(\alpha\) ), бета ( \(\beta\) ) и гама ( \(\gamma\) ) зрачење. Секој тип има уникатни својства и ефекти врз материјата.
Алфа зрачењето се состои од честички составени од два протони и два неутрони, што ефективно ги прави јадра на хелиум. Бидејќи алфа-честичките се релативно тешки и носат позитивен полнеж, тие имаат краток опсег и можат да бидат запрени со лист хартија или надворешниот слој на човечката кожа. Меѓутоа, ако се проголтаат или вдишуваат, алфа честичките може да предизвикаат значително оштетување на биолошките ткива поради нивната висока јонизирачка моќ.
\(\textrm{Пример:}\) Распаѓањето на Ураниум-238 ( \(^{238}U\) ) до Ториум-234 ( \(^{234}Th\) ). \( ^{238}U \rightarrow ^{234}Th + \alpha \)
Бета зрачењето може да се емитува или како електрони ( \(\beta^-\) ) или како позитрони ( \(\beta^+\) ), кои се античестички на електроните. \(\beta^-\) зрачењето настанува кога неутронот во јадрото се претвора во протон и електрон, при што електронот се емитува. Спротивно на тоа, \(\beta^+\) зрачењето се произведува кога протонот се трансформира во неутрон и позитрон. Бета честичките се полесни од алфа честичките и носат или позитивно ( \(\beta^+\) ) или негативно ( \(\beta^-\) ) полнење. Тие се попродорни од алфа честичките, но обично можат да бидат блокирани со неколку милиметри алуминиум.
\(\textrm{Пример за бета минус распаѓање:}\) Јаглерод-14 ( \(^{14}C\) ) се распаѓа до азот-14 ( \(^{14}N\) ). \( ^{14}C \rightarrow ^{14}N + \beta^- + \bar{\nu}_e \) \(\textrm{Пример за распаѓање бета плус:}\) Јаглерод-11 ( \(^{11}C\) ) се распаѓа до Борон-11 ( \(^{11}B\) ). \( ^{11}C \rightarrow ^{11}B + \beta^+ + \nu_e \)
Гама зрачењето се состои од фотони, кои се честички на светлината без маса. Често го придружува распаѓањето на алфа и бета, кои се емитуваат кога јадрото преминува од повисока енергетска состојба во пониска. Гама зраците се многу продорни и бараат густи материјали како олово или неколку сантиметри бетон за значително да се намали нивниот интензитет. И покрај тоа што нема полнење, гама зрачењето може да предизвика сериозно оштетување на живите клетки и ткива поради нивната висока енергија и способноста за длабока пенетрација.
\(\textrm{Пример:}\) Преминот на Кобалт-60 ( \(^{60}Co\) ) во пониска енергетска состојба, емитувајќи гама зрачење. \( ^{60}Co^* \rightarrow ^{60}Co + \gamma \)
Иако радиоактивноста може да претставува значителен ризик за биолошките организми поради неговото јонизирачко зрачење, таа исто така има бројни корисни примени. Во медицината, радиоактивните изотопи се користат во дијагностичко снимање и третман на рак. Индустриските апликации вклучуваат тестирање на материјали, производство на енергија во нуклеарни реактори и како трагач во биолошките и хемиските истражувања. Разбирањето на различните видови радиоактивност и нивните интеракции со материјата е од клучно значење за безбедно искористување на нивниот потенцијал.
Откривањето и мерењето на радиоактивноста вклучува различни инструменти, како што се бројачи на Гајгер-Милер, бројачи за сцинтилација и јонизирачки комори. Овие уреди го детектираат јонизирачкото зрачење што се емитува за време на радиоактивното распаѓање, овозможувајќи им на научниците да ги проучуваат својствата на различните изотопи и нивните модели на распаѓање.
Радиоактивноста, со своите алфа, бета и гама форми, е фундаментален феномен во природниот свет. Иако претставува ризици поради неговите јонизирачки ефекти врз биолошките ткива, разбирањето и контролирањето на радиоактивноста доведе до значителен напредок во медицината, енергијата и науката. Проучувањето на радиоактивноста не само што помага да се разбере атомскиот и субатомскиот свет, туку обезбедува и алатки за подобрување на човековото здравје и технолошките способности на општеството.
