Раз уж речь зашла о дефекте массы, нельзя не заговорить и о радиоактивных превращениях или, иначе говоря, о радиации. Вообще радиации бывает сразу несколько видов, и мы сегодня постараемся разобрать их все.
Всего превращения бывают семи видов. Альфа-распад, два вида бета-превращения (бета-плюс и бета-минус), гамма-излучение, к-захват, деление и синтез.
Самый известный вид излучения - альфа-распад. Почему известный? Да потому, что он характерен для таких "известных" изотопов, как уран-238, уран-235, радий-226 и прочих. При альфа-распаде из ядра атома вылетает альфа-частица, ядро гелия-4. Например, вот так выглядит реакция радиоактивного распада урана-238:
Хотя нет, кажется, я немного перепутал. Самым известным ядерным превращением является деление. Именно деление происходит, например, при взрыве атомной бомбы:
Массивные ядра (например, калифорний-254) могут самопроизвольно делиться сами, без участия свободных нейтронов.
Бета-превращения.
Менее известны бета-превращения. Отличаются они от предыдущих только тем, что у них не меняется количество нуклонов, то есть, массовое число. При бета-минус превращении один из нейтронов ядра превращается в протон, при этом из нейтрона вылетает электрон (и антинейтрино, но это уже другая история), чтобы не нарушать закон сохранения заряда. При бета-плюс превращении, наоборот, протон превращается в нейтрон и из него вылетает частица, равная по массе электрону, но противоположная по заряду, позитрон (и нейтрино).
Бета-излучение считается более опасным ионизирующим излучением для человека, поскольку оно проникает глубже, не останавливаясь кожей.
Схожим с бета-распадом явлением является электронный захват. Поговорим о нём подробнее.
Электронный захват происходит в случае, если массивное, имеющее большой положительный заряд, ядро захватывает электрон этого же атома. Обычно захватывается электрон с ближайшей к ядру орбитали (к-орбитали), поэтому иногда называют подобный вид превращений к-захватом. Однако электрон может "пойматься" и с другой, L-орбитали, например, хотя это менее возможно. Электронный захват не несёт в себе никакой угрозы человеку, поскольку нейтрино - это единственное, что выделяется, а оно никакого вреда не несёт.
Зато то, что происходит после, теоретически, может нанести вред организму... Теоретически. После того, как с внутренней оболочки уходит электрон, атом переходит в возбуждённое состояние. Это можно представить наглядно, если поставить два стекла параллельно друг другу и заполнить пространство между ними металлическими шариками. Если убрать каким-либо образом шарик из нижнего ряда, то эта стена придёт в "нестабильное" состояние, шарик со второго ряда упадёт на место шарика из первого ряда, на место этого шарика попадёт шарик из третьего ряда и так далее... до тех пор, когда шарик из последнего ряда не упадёт на место шарика из предпоследнего ряда. Так и электроны "падают" на более близкие орбитали. При этом выделяется некоторое количество энергии, которое переходит в гамма-квант. Вот так и получается гамма-излучение. Оно самое проникающее среди видов радиоактивного излучения, вызывает лучевую болезнь и много-много всякой бяки, однако широко используется, например, в медицине, сельском хозяйстве и в химической промышленности. А нанести вред организму гамма-излучение, получающееся в результате электронного захвата не сможет из-за довольно низкой распространённости данного вида излучения. Гамма-излучение сопутствует практически всем видам радиоактивных превращений, поэтому радиация от куска урана или радия не столь опасна своей альфа-составляющей, сколько ионизирующими гамма-лучами
И, наконец, синтез. Самый известный термоядерный процесс - "горение" Солнца. Термоядерные реакции характеризуются колоссальным выделением энергии, которой хватает на поддержание жизни на Земле, например. Может дать небольшое представление о том, почему выделяется такое количество энергии статья "Немного о дефекте массы".
Для примера, могу привести такие явления, как взрыв термоядерной бомбы и некоторые работающие экспериментальные термоядерные реакторы-токамаки. Однако в настоящий момент такие реакторы, действительно, являются экспериментальными, то есть, электричество не производят. Но когда они появятся (а будет это уже довольно скоро), наступит, вероятно, новая эра в энергетике.
Хоть радиация и является опасной, её научились "приручать" и использовать во многих областях нашей жизни. А вот каких - расскажу в следующей статье