Цөмийн урвал нь атомын цөм дэх өөрчлөлтийг хамардаг бөгөөд ихэвчлэн цацраг туяа ялгаруулдаг. Эдгээр процессууд нь цөмийн физикийн үндэс суурь бөгөөд практик хэрэглээ болон байгалийн үзэгдэлтэй байдаг. Цөмийн урвалын төрлүүд, тэр дундаа цацраг идэвхт бодисыг ойлгох нь одод эрчим хүч хэрхэн үүсдэг, эртний олдворууд хэрхэн хуучирсан, цөмийн эрчим хүч, зэвсгийн зарчмуудыг ойлгох боломжийг олгодог.
Цөмийн урвалын хэд хэдэн үндсэн төрлүүд байдаг: нэгдэл, задрал, цацраг идэвхт задрал. Fusion нь хөнгөн цөмүүдийг нэгтгэж, илүү хүнд цөм үүсгэж, энерги ялгаруулдаг. Хуваалцах гэдэг нь хүнд цөмийг хөнгөн цөм болгон хувааж, мөн энерги ялгаруулдаг. Цацраг идэвхт задрал нь тогтворгүй атомын цөм нь цацраг ялгаруулж энерги алддаг аяндаа явагддаг процесс юм.
Цацраг идэвхит байдал нь тогтворгүй атомын цөмүүд аяндаа задарч, тогтвортой цөмүүдийг үүсгэж улмаар цацраг хэлбэрээр энерги ялгаруулдаг байгалийн үйл явц юм. Цацрагийн үндсэн гурван төрөл байдаг: альфа (α) бөөмс, бета (β) бөөмс, гамма (γ) туяа .
Цацраг идэвхт задрал нь бие даасан атомуудын түвшинд санамсаргүй үйл явц бөгөөд тодорхой атом хэзээ задрахыг урьдчилан таамаглах боломжгүй гэсэн үг юм. Гэсэн хэдий ч олон тооны атомын хувьд задралын хурдыг хагас задралын хугацаа гэгддэг статистик үзүүлэлтээр тодорхойлж болно.
Изотопын хагас задралын хугацаа нь дээжинд агуулагдах цацраг идэвхт атомын тал хувь нь задрахад шаардагдах хугацаа юм. Энэ нь \(T_{1/2}\) тэмдгээр тэмдэглэгдсэн бөгөөд өөр өөр изотопуудын хооронд ихээхэн ялгаатай байдаг. Жишээлбэл, нүүрстөрөгч-14-ийн хагас задралын хугацаа ( \(^{14}\textrm{C}\) ) ойролцоогоор 5730 жил байдаг бол Уран-238 ( \(^{238}\textrm{У}\) ) ойролцоогоор 4.5 тэрбум жил юм.
Цацраг идэвхт бодисын задралын хурд нь цацраг идэвхт атомын тоотой шууд пропорциональ байна. Энэ хамаарлыг математикийн хувьд дараахь томъёогоор тодорхойлно.
\( -\frac{dN}{dt} = \lambda N \)хаана:
Энэхүү дифференциал тэгшитгэлийг нэгтгэснээр бид экспоненциал задралын хуулийг олж авна.
\( N(t) = N_0 e^{-\lambda t} \)Энд \(N_0\) нь бодисын анхны хэмжээ. Энэ тэгшитгэл нь цацраг идэвхт задралын экспоненциал шинж чанарыг харуулдаг бөгөөд ялзраагүй материалын тоо хэмжээ цаг хугацааны явцад экспоненциалаар буурдаг.
Цацраг идэвхжил нь хэд хэдэн чухал хэрэглээтэй:
Хэд хэдэн гол туршилтууд цацраг идэвхт бодисын талаарх бидний ойлголтыг ахиулсан. Түүхэн жишээнүүдийн нэг нь Эрнест Рутерфордын алтны тугалган цаасны туршилт бөгөөд атомын бүтцийг судлахдаа альфа тоосонцор ашигласан. Энэхүү туршилт нь атомын цөм байгааг нотлох баримт болсон.
Боловсролын орчинд цацраг идэвхт бодисыг аюулгүй цацраг идэвхт эх үүсвэр, илрүүлэгч ашиглан харуулж болно. Жишээлбэл, оюутнууд мэдэгдэж буй цацраг идэвхт дээжийн хагас задралын хугацааг Гейгер тоолуур ашиглан хэмжиж, ялгарах цацрагийг илрүүлж, задралын муруйг цаг хугацааны явцад зурж болно.
Төрөл бүрийн хэлбэр, хэрэглээ бүхий цацраг идэвхт байдал нь цөмийн физикийн үндсэн ойлголт бөгөөд цөмийг хамтад нь байлгадаг хүч, атомын цөмийг өөрчлөх үйл явцын талаархи ойлголтыг өгдөг. Үүнийг судалснаар шинжлэх ухаан, технологи, анагаах ухаанд томоохон ахиц дэвшил гарсан.
