Radioaktiviteti është një proces spontan me të cilin bërthamat e paqëndrueshme atomike humbasin energji duke emetuar rrezatim. Zbuluar nga Henri Becquerel në 1896, ai ka qenë një koncept themelor në fizikë dhe kimi, duke çuar në një shumëllojshmëri aplikimesh në mjekësi, prodhimin e energjisë dhe kërkimin shkencor. Radioaktiviteti rezulton nga paqëndrueshmëria brenda bërthamës së një atomi, ku forcat që mbajnë bërthamën së bashku nuk janë mjaft të forta për ta mbajtur atë në formën e tij aktuale. Ky paqëndrueshmëri çon në emetimin e rrezatimit pasi bërthama kërkon një gjendje më të qëndrueshme.
Ekzistojnë tre lloje kryesore të radioaktivitetit, të dalluar nga lloji i rrezatimit të emetuar: rrezatimi alfa ( \(\alpha\) ), beta ( \(\beta\) ) dhe rrezatimi gama ( \(\gamma\) ). Çdo lloj ka veti dhe efekte unike në materie.
Rrezatimi alfa përbëhet nga grimca të përbëra nga dy protone dhe dy neutrone, duke i bërë ato në mënyrë efektive bërthama të heliumit. Meqenëse grimcat alfa janë relativisht të rënda dhe mbajnë një ngarkesë pozitive, ato kanë një gamë të shkurtër dhe mund të ndalohen nga një fletë letre ose shtresa e jashtme e lëkurës së njeriut. Megjithatë, nëse gëlltiten ose thithen, grimcat alfa mund të shkaktojnë dëme të konsiderueshme në indet biologjike për shkak të fuqisë së tyre të lartë jonizuese.
\(\textrm{Shembull:}\) Prishja e Uranium-238 ( \(^{238}U\) ) në Thorium-234 ( \(^{234}Th\) ). \( ^{238}U \rightarrow ^{234}Th + \alpha \)
Rrezatimi beta mund të emetohet ose si elektrone ( \(\beta^-\) ) ose pozitron ( \(\beta^+\) ), të cilat janë antigrimcat e elektroneve. \(\beta^-\) rrezatimi ndodh kur një neutron në bërthamë shndërrohet në një proton dhe një elektron, me elektronin që emetohet. Në të kundërt, rrezatimi \(\beta^+\) prodhohet kur një proton shndërrohet në një neutron dhe një pozitron. Grimcat beta janë më të lehta se grimcat alfa dhe mbartin një ngarkesë pozitive ( \(\beta^+\) ) ose negative ( \(\beta^-\) ). Ato janë më depërtuese se grimcat alfa, por zakonisht mund të bllokohen nga disa milimetra alumini.
\(\textrm{Shembull Beta Minus Decay:}\) Karboni-14 ( \(^{14}C\) ) duke u zbërthyer në Nitrogen-14 ( \(^{14}N\) ). \( ^{14}C \rightarrow ^{14}N + \beta^- + \bar{\nu}_e \) \(\textrm{Shembull i prishjes Beta Plus:}\) Carbon-11 ( \(^{11}C\) ) duke u zbërthyer në Bor-11 ( \(^{11}B\) ). \( ^{11}C \rightarrow ^{11}B + \beta^+ + \nu_e \)
Rrezatimi gama përbëhet nga fotone, të cilat janë grimca drite pa masë. Shpesh shoqëron zbërthimin alfa dhe beta, të emetuar ndërsa bërthama kalon nga një gjendje energjie më e lartë në një gjendje më të ulët. Rrezet gama janë shumë depërtuese, duke kërkuar materiale të dendura si plumbi ose disa centimetra beton për të ulur ndjeshëm intensitetin e tyre. Pavarësisht se nuk ka ngarkesë, rrezatimi gama mund të shkaktojë dëme të rënda në qelizat dhe indet e gjalla për shkak të energjisë së tyre të lartë dhe aftësisë së depërtimit të thellë.
\(\textrm{Shembull:}\) Kalimi i Cobalt-60 ( \(^{60}Co\) ) në një gjendje energjie më të ulët, duke emetuar rrezatim gama. \( ^{60}Co^* \rightarrow ^{60}Co + \gamma \)
Megjithëse radioaktiviteti mund të përbëjë rreziqe të konsiderueshme për organizmat biologjikë për shkak të rrezatimit të tij jonizues, ai gjithashtu ka aplikime të shumta të dobishme. Në mjekësi, izotopet radioaktive përdoren në imazherinë diagnostike dhe trajtimin e kancerit. Aplikimet industriale përfshijnë testimin e materialeve, prodhimin e energjisë në reaktorët bërthamorë dhe si gjurmues në kërkimet biologjike dhe kimike. Të kuptuarit e llojeve të ndryshme të radioaktivitetit dhe ndërveprimet e tyre me materien është thelbësore për shfrytëzimin e sigurt të potencialit të tyre.
Zbulimi dhe matja e radioaktivitetit përfshin instrumente të ndryshme, të tilla si numëruesit e Geiger-Müller, numëruesit e scintilacionit dhe dhomat e jonizimit. Këto pajisje zbulojnë rrezatimin jonizues të emetuar gjatë zbërthimit radioaktiv, duke i lejuar shkencëtarët të studiojnë vetitë e izotopeve të ndryshëm dhe modelet e tyre të kalbjes.
Radioaktiviteti, me format e tij alfa, beta dhe gama, është një fenomen themelor në botën natyrore. Ndërsa paraqet rreziqe për shkak të efekteve të tij jonizuese në indet biologjike, të kuptuarit dhe kontrolli i radioaktivitetit ka çuar në përparime të rëndësishme në mjekësi, energji dhe shkencë. Studimi i radioaktivitetit jo vetëm që ndihmon për të kuptuar botën atomike dhe nënatomike, por gjithashtu ofron mjete për të përmirësuar shëndetin e njeriut dhe aftësitë teknologjike të shoqërisë.
