Nuledo Compacta

Радиоактивность-это процесс распада ядер атомов, при которых атом одного элемента превращается в один или несколько атомов другого элемента. Побочным продуктом распада является ионизирующее излучение, то естьчастицы, несущие избыточную энергию, выделенную во время распада. Некоторые радиоактивные элементы обычно встречаются в природе, как, например, уран или радон. Это источники естественной радиоактивности, которой мы подвергаемся в течение всей жизни. Однако, если человек создает радиоактивный материал искусственно, мы называем такую радиацию искусственной.

Радиоактивное излучение — это поток частиц, вылетающих из материала, подвергающегося радиоактивному распаду. Не все материалы, однако, излучают одинаковые частицы. Существуют три основных вида излучения:
Альфа-, в котором частицами являются ядра атомов гелия и которые настолько малопроникающи, что их остановит даже лист бумаги.
Бета-, в котором частицами являются электроны или позитроны, и которые может остановить тонкий слой металла.
Гамма-, в котором частицами являются фотоны, и которые можно остановить только толстым слоем свинца или подобного материала.

Ядра атомов состоят из двух видов частиц: протонов и нейтронов, причем число протонов определяет, о ядре какого элемента идет речь. Соотношение числа протонов и нейтронов в ядре определяет, произойдут ли радиоактивные превращения. Упрощенно можно сказать, что если элемент не доволен своим числом нейтронов, он радиоактивен.

В повседневной жизни и в науке до начале ХХ века казалось, что миром управляет ньютоновская механика. Это означает, что тела меняют свое положение и скорость в зависимости от того, как на них действуют силы. Много очень точных экспериментов, однако, привело ученых к созданию иного описания мира — квантовой механики. В квантовом мире не имеет смысла говорить ни о скорости, ни о траектории, так, как мы к ним привыкли. Напротив, появляется вероятность появления тел в разных местах. Например, если мы возьмем положительно заряженное ядра атома и окружим его отрицательно заряженными электронами, система ведет себя не так, как аналогия миниатюрной солнечной системы. Электроны будут вращаться вокруг ядра на различных орбитах. Лучший способ представить себе это — облако электронов вокруг ядра. Плотность облака определяет для нас вероятность нахождения электрона в данной точке.

Ядра радиоактивных атомов, как естественных, так и искусственных, распадаются на ядра других нуклидов (атомов с другим количеством частиц в ядре) Много таких распадов, однако, приводит к ядрам, которые также радиоактивны. В этом случае ядро будет распадаться и крошиться, прежде чем станет стабильным ядром. Этот процесс называется радиоактивный ряд. В туманной камере мы можем, например, наблюдать распад радона-220 на полоний-216, который настолько неустойчив, что почти сразу же распадается на свинец-212. Затем мы видим две альфа-частицы, по одной из каждого распада, вылетающие из почти одного и того же места. Радиоактивный ряд радона затем продолжается через еще три распада до окончательного стабильного продукта, свинца-208.

Радиоактивное излучение является вездесущим, но если организм подвергается ему в чрезмерных количествах, это имеет побочные эффекты на его здоровье. То есть, радиоактивное излучение может быть хорошим слугой, но плохим хозяином. Если мы хотим использовать радиацию в своих интересах, мы должны в то же время обеспечить безопасность всех лиц и окружающей среды. Чернобыльская катастрофа не была просто совпадением случайностей, но, прежде всего, значительным нарушением мер безопасности, относящихся к эксплуатации АЭС. В случае соблюдения всех процедур АЭС — очень надежный источником электроэнергии, что подтверждают функционирующие электростанции по всему миру.

ПЭТ = позитрнно-эмиссионная томография — это диагностический метод, основанный на радиоактивном материале с коротким периодом полураспада. Он вводится в тело и концентрируется в метаболически активных тканях, например, в раковых опухолях. Если определить, откуда вылетают частицы излучения, мы в состоянии определить местоположение опухоли. Протонная терапия – это, напротив, метод лечения, при котором опухоль излучают потоком протонов. Протоны используются потому, что у них меньше побочных эффектов, чем другие виды излучения.

Элементарные частицы – это частицы, не имеющие внутренней структуры, то есть, которые нельзя разделить на другие подчастицы. Ранее ученые полагали, что основными частицами являются протон, нейтрон, фотон и электрон. Сегодня нам известно, что только электрон и фотон являются элементарными частицами, а протон и нейтрон состоят из кварков и глюонов. Также были открыты другие элементарные частицы: мюон, таон, бозоны W+, W — и Z0, бозона Хиггса и нейтрино. Все другие частицы состоят из элементарных.

Например. альфа-частицы состоит из двух протонов и двух нейтронов, где каждый протон и нейтрон в свою очередь состоят из трех кварков и глюонов.

Бананы являются продуктом питания, очень богатым калием. Калий является одним из элементов, обладающим относительно высокой радиоактивностью из-за естественного состава изотопов. Калий-40 является особенным тем, что может быть сопряжен с гамма -, бета+ и бета- распадом. И именно бета-+ излучение образуется антивеществом, в частности, позитронами, то есть, античастицами электронов. Не поддавайтесь, однако, панике: не в человеческих силах съесть столько бананов, чтобы проявился какой бы то ни было эффект радиоактивности.

Радиоактивное излучение к нам приходит не только с нашей планеты, но и из космоса. К счастью, его большую часть захватывает атмосфера или магнитное поле Земли, тем самым защищая нас от его негативных последствий. Вторичное же излучение возникает только при взаимодействии космического излучения с молекулами воздуха в атмосфере. Частица, которую физики назвали Oh-My-God (англ боже мой), был частица, обнаруженная детектором космического излучения в 1991 году. Она приобрела такое имя, потому что ее энергия была во много раз выше, чем энергия любой другой наблюдаемой частицы.

Стандартная модель является нынешней общепринятой моделью частиц и взаимодействий.
Ее можно представить себе довольно легко. Давайте разделим частицы стандартной модели на две воображаемые группы, кирпичи и строительный раствор. Под кирпичом мы понимаем первую группу частиц, которые образуют ткани и из которых построена вселенная. К частицам вещества относятся кварки и лептоны. А как строительный раствор можно представить другую группу частиц — носителей сил. Речь идет о своего рода связующем, которое удерживает предметы в пространстве вместе и отвечает за их взаимодействие.
Стандартная модель включает в себя также бозон Хиггса — частицу, которую ученые искали более полувека, а обнаружили лишь CERNв 2013 году.
Стандартная модель физики элементарных частиц сначала казалось окончательной теорией всего, которая может объяснить всю физику. Как и во всех других отраслях физики, эта теория столкнулась с ситуациями, которые она не может объяснить. Это хоть и означает, что она не совсем правильна, но даже и с учетом этого стандартная модель очень полезна и предоставляет пространство для дальнейшего исследования.

Самые быстрые частицы, с которыми можно встретиться – это или частицы из космического излучения или те, которые мы искусственно ускорим на ускорителях частиц. Как предсказала Специальная теория относительности Альберта Эйнштейна, наблюдателям таких частиц кажется, что время у частиц течет медленнее. У частиц нету часов, но если они неустойчивы, мы можем наблюдать, через какое время распадется такая частицы, и сравнить это с частицей, которая не двигается. Затем мы выясним, что подвижные частицы распадаются медленнее, или их время течет медленнее.

Элемент является радиоактивным, если он не доволен количеством нейтронов, находящимися в его ядре. Таким образом, если мы хотим создать радиоактивный элемент, мы должны «навязять» какие-то нейтроны или протоны. Такое превращение называется трансмутацией и осуществляется облучением материала радиоактивными излучением, например, альфа-частицами, протонами или нейтронами.

При радиоактивном распаде высвобождается много энергии, которую несет излучение. Однако мы не можем воспользоваться энергией частиц излучения, прямо, так что оставляем ее впитаться в материал, который, тем самым нагревается. Впоследствии мы извлекаем тепло, испаряем из него воду, а затем производим электроэнергию с помощью паровой турбины. Можно сказать, что речь идет о тех же угольных электростанциях с другим способом нагрева воды.

Радиоактивное излучение также иногда называют ионизирующее излучение. Это название указывает на способность извлекать электроны из молекул. Если это случится, возникает так называемый свободный радикал, который является очень реактивным видом молекулы. Свободные радикалы внутри клеток нашего тела могут вступить в контакт с молекулами ДНК, несущими генетическую информацию. У клеток много механизмов, как с этим справиться, но если таких атак слишком много, это может привести к появлению рака или болезни от радиации.