Радиация для многих является чем-то непонятным и неизвестным. Разбирающихся в физике мучил вопрос: что такое радиация? На него мы постараемся ответить.
Сейчас вы узнаете, что такое радиация, как длина волны влияет на характер излучения, какие частицы достигают околосветовой скорости, что происходит в ядерном реакторе, почему γ-лучи похожи на рентгеновские, а также зачем бункеры строят из свинца.
Чтобы разобраться в их различии, необходимо установить их природу. В результате опытов с электромагнитным полем было установлено их происхождение. На рисунке 1 изображён опыт по отклонению радиоактивных лучей трёх типов: α, β и γ. В щель, проделанную в свинцовом экране, проходят радиоактивные лучи, исходящие от препарата и отклоняющиеся в магнитном поле. β-лучи наиболее сильно отклоняются от траектории полёта, α-лучи менее заметно, но в противоположную сторону от β-лучей. γ-лучи не испытывают воздействия магнитного поля и не отклоняются. Отклонившиеся от траектории движения частицы имеют заряд: положительный и отрицательный соответственно.
α-лучи являются частицами, имеющими положительный заряд. Эти частицы имеют массу, практически равную изотопу гелия-4. Они являются ядрами гелия, состоящими из двух протонов и двух нейтронов. Из-за того, что они имеют достаточно большие размеры, α-лучи не проходят через препятствия, такие как лист бумаги толщиной ~0,1 мм. Для человека α-излучение не является опасным и в обычных условиях не может нанести значительного вреда.
β-лучи представляют собой поток отрицательно заряженных частиц, оторвавшихся от орбиталей атомов и несущихся с околосветовой скоростью, порой достигающей 99% от скорости света. Из-за своей скорости они обладают большой энергией и большей проникающей способностью, нежели α-частицы: задерживает β-лучи слой бетона толщиной от 5 см или слой металла, например алюминия.
γ-лучи не относятся к веществу. Это электромагнитное излучение, схожее с рентгеновским во многом. Они имеют сильно выраженные корпускулярные свойства, но слабо выраженные волновые. Длина волны γ-лучей составляет 2 × 10⁻¹⁰ – 10 × 10⁻¹⁰ м. Они обладают самой большой проникающей способностью из всех. Они хоть и нейтральны, но способны ионизировать воздух.
Именно с помощью ионизирующих свойств удалось провести опыт по отклонению лучей магнитным полем и отследить направление полёта. Для этого опыта использовалась камера Вильсона, наполненная перенасыщенным паром (рис . 2)
Частицы, проходящие через воздух, ионизируют его, и вода в виде пересыщенного пара начинает образовывать капли, которые описывают траектории полёта частиц (или волн, в случае γ-лучей).
Это одно из двух свойств радиации, позволяющих её запечатлеть. Другое свойство было использовано в опыте, проиллюстрированном на рисунке 1. Это способность лучей оставлять на фотографических пластинах и плёнках след. Но с этим отлично справляются рентгеновские лучи.
Отдельно стоит рассмотреть рентгеновское и γ-излучение. Оба этих ионизирующих излучения являются потоком фотонов, но рентгеновское обладает меньшей энергией квантов, тогда как γ обладают энергией в 105 эВ. Но принципиальное различие в длине волны. У гамма-излучения (~0,01 нм) излучения она намного короче, чем у рентгеновского (~0,1 нм).
Также к ионизирующему излучению относят поток нейтронов и называют n-лучами. Оно относится к техногенному излучению и выделяется при распаде урана или плутония в ядерных реакторах. Оно обладает проникающей способностью, большей, чем α- и β-частицы. Облучение нейтронами чревато для организма изменением генов и ДНК. Это может негативно сказаться на делении новых клеток. Нейтроны отделяются от ядер радиоактивного изотопа и запускают цепную реакцию, которая подразумевает хаотичный распад.
Чтобы ознакомиться более подробно с темой ионизирующего излучения подробнее, вы можете ознакомиться со списком литературы ниже:
Элементарный учебник физики под редакцией академика Г. С. Ландсберга (I и III тома были использованы для статьи) в трёх книгах;
Сайт "Большая российская энциклопедия" bigenc.ru;
Диэлектрики и радиация. В 4 книгах. Книга 3. Механическая и электрическая прочность и изменение структуры при облучении, Н.С. Костюков.
Пишите вопросы и предложения на почту: ilavryonov@yandex.ru
----------
Не возбраняется использование в научно-исследовательских работах при указании источника, в просветительской деятельности, а также как основы для создания нового творческого продукта.
Копирование статьи запрещено.
© 2021, Лаврёнов Илья.