Цацраг идэвхит байдал нь тогтворгүй атомын цөмүүд цацраг ялгаруулж энерги алддаг аяндаа явагддаг процесс юм. 1896 онд Анри Беккерел нээсэн бөгөөд энэ нь физик, химийн шинжлэх ухааны үндсэн ойлголт болж, анагаах ухаан, эрчим хүчний үйлдвэрлэл, шинжлэх ухааны судалгаанд олон төрлийн хэрэглээг бий болгосон. Цацраг идэвхит байдал нь атомын цөм доторх тогтворгүй байдлын үр дүнд үүсдэг бөгөөд цөмийн цөмийг хамтад нь барьж байгаа хүч нь түүнийг одоогийн хэлбэрээр нь хадгалахад хангалттай хүчтэй биш юм. Энэхүү тогтворгүй байдал нь цөм нь илүү тогтвортой төлөвийг эрэлхийлдэг тул цацраг туяа ялгарахад хүргэдэг.
Цацраг идэвхжлийн гурван үндсэн төрөл байдаг бөгөөд тэдгээр нь ялгарах цацрагийн төрлөөр ялгагдана: альфа ( \(\alpha\) ), бета ( \(\beta\) ), гамма ( \(\gamma\) ) цацраг. Төрөл бүр нь өвөрмөц шинж чанартай бөгөөд материйн нөлөөлөлтэй байдаг.
Альфа цацраг нь хоёр протон, хоёр нейтроноос бүрдэх бөөмсөөс бүрддэг бөгөөд тэдгээрийг гелий цөм болгодог. Альфа тоосонцор нь харьцангуй хүнд жинтэй, эерэг цэнэг тээдэг тул богино зайтай, цаас эсвэл хүний арьсны гадна давхаргаар зогсоож чаддаг. Гэсэн хэдий ч, альфа тоосонцор нь залгисан эсвэл амьсгалсан тохиолдолд өндөр ионжуулах чадвартай тул биологийн эдэд ихээхэн хохирол учруулдаг.
\(\textrm{Жишээ:}\) Уран-238 ( \(^{238}U\) ) нь Торий-234 ( \(^{234}Th\) ) болж задарсан. \( ^{238}U \rightarrow ^{234}Th + \alpha \)
Бета цацраг нь электронуудын эсрэг бөөмс болох электрон ( \(\beta^-\) ) эсвэл позитрон ( \(\beta^+\) ) хэлбэрээр ялгарч болно. \(\beta^-\) цацраг нь цөм дэх нейтрон нь протон болон электрон болон хувирч электрон ялгарах үед үүсдэг. Үүний эсрэгээр протон нь нейтрон ба позитрон болж хувирах үед \(\beta^+\) цацраг үүсдэг. Бета бөөмс нь альфа бөөмсөөс хөнгөн бөгөөд эерэг ( \(\beta^+\) ) эсвэл сөрөг ( \(\beta^-\) ) цэнэгтэй. Эдгээр нь альфа тоосонцороос илүү нэвтэрдэг боловч ихэвчлэн хэдэн миллиметр хөнгөн цагаанаар хаагддаг.
\(\textrm{Бета хасах задралын жишээ:}\) Нүүрстөрөгч-14 ( \(^{14}C\) ) азот-14 ( \(^{14}N\) ) болж задрах. \( ^{14}C \rightarrow ^{14}N + \beta^- + \bar{\nu}_e \) \(\textrm{Бета Plus задралын жишээ:}\) Нүүрстөрөгч-11 ( \(^{11}C\) ) Бор-11 ( \(^{11}B\) ) болж задрах. \( ^{11}C \rightarrow ^{11}B + \beta^+ + \nu_e \)
Гамма цацраг нь массгүй гэрлийн бөөмс болох фотонуудаас бүрддэг. Энэ нь ихэвчлэн альфа ба бета задралыг дагалддаг бөгөөд цөм нь өндөр энергийн төлөвөөс доод төлөв рүү шилжих үед ялгардаг. Гамма туяа нь маш их нэвтэрдэг тул эрчмээ мэдэгдэхүйц бууруулахын тулд хар тугалга эсвэл хэдэн см бетон шиг нягт материал шаарддаг. Хэдийгээр цэнэггүй ч гамма цацраг нь өндөр энергитэй, гүн нэвтрэх чадвартай тул амьд эс, эд эсэд ноцтой гэмтэл учруулдаг.
\(\textrm{Жишээ:}\) Кобальт-60 ( \(^{60}Co\) ) нь гамма цацраг ялгаруулж бага энергийн төлөвт шилжсэн. \( ^{60}Co^* \rightarrow ^{60}Co + \gamma \)
Хэдийгээр цацраг идэвхт бодис нь ионжуулагч цацрагийн улмаас биологийн организмд ихээхэн эрсдэл учруулдаг ч олон тооны ашиг тустай байдаг. Анагаах ухаанд цацраг идэвхт изотопыг оношлох дүрслэл, хорт хавдрын эмчилгээнд ашигладаг. Аж үйлдвэрийн хэрэглээнд материалын туршилт, цөмийн реакторт эрчим хүч үйлдвэрлэх, биологи, химийн судалгаанд мөрдөх зэрэг орно. Төрөл бүрийн цацраг идэвхт бодис, тэдгээрийн бодистой харьцах үйл ажиллагааг ойлгох нь тэдгээрийн чадавхийг найдвартай ашиглахад маш чухал юм.
Цацраг идэвхт бодисыг илрүүлэх, хэмжихэд Гейгер-Мюллерийн тоолуур, сцинтилляцын тоолуур, иончлолын камер зэрэг янз бүрийн багажууд орно. Эдгээр төхөөрөмжүүд нь цацраг идэвхт задралын үед ялгарах ионжуулагч цацрагийг илрүүлж, эрдэмтэд янз бүрийн изотопуудын шинж чанар, тэдгээрийн задралын хэлбэрийг судлах боломжийг олгодог.
Альфа, бета, гамма хэлбэрийн цацраг идэвхт байдал нь байгалийн ертөнцийн үндсэн үзэгдэл юм. Энэ нь биологийн эд эсэд ионжуулагч нөлөө үзүүлдэг тул эрсдэл дагуулдаг ч цацраг идэвхт бодисыг ойлгож, хянах нь анагаах ухаан, эрчим хүч, шинжлэх ухаанд томоохон дэвшил авчирсан. Цацраг идэвхт бодисын судалгаа нь атомын болон атомын доорх ертөнцийг ойлгоход тусалдаг төдийгүй хүний эрүүл мэнд, нийгмийн технологийн чадавхийг сайжруулах арга хэрэгслээр хангадаг.
