Атом радиоактивен тогда и только тогда, когда его ядро нестабильно. Ядро стабильно только в том случае, если не существует более низкого энергетического состояния, в которое оно может перейти. Чтобы сделать ядро нестабильным, необходимо каким-то образом добавить к ядру энергию.
Может ли излучение добавить энергию ядру и тем самым сделать его нестабильным? Конечно, может.
Однако это зависит от типа энергии излучения. Обычно упоминаются три вида излучения — альфа, бета и гамма. Нейтроны, позитроны, нейтрино и другие экзотические частицы могут образовываться в виде излучения в экстремальных условиях.
Альфа-частицы — это быстро движущиеся ионы. Если вы распространите их в окружающей среде, один (или не один) из них может попасть в стабильное ядро. Возможным продуктом такого столкновения может стать нестабильное ядро. Это может произойти, но не в результате распада нестабильного ядра, как мы обычно представляем себе излучение. Альфа-излучение очень ионизирующее и может передавать значительный импульс, но на небольшом расстоянии.
Бета-частицы — это быстро движущиеся электроны. Они взаимодействуют с электронными облаками, но редко приближаются к ядру, поэтому не могут превратить стабильное ядро в нестабильное.
Гамма-лучи — это фотоны с очень короткой длиной волны (в масштабе ядра), и они вряд ли смогут пройти электронное облако невредимыми. Очень маловероятно, что гамма-лучи могут непосредственно сделать ядро радиоактивным. Например, гамма-излучение может привести ядро в какое-то более высокоэнергетическое состояние, и вместо того, чтобы возвращаться непосредственно в основное состояние, это ядро может распасться до метастабильного радиоактивного состояния.
Гамма-лучи высокой энергии будут образовывать пары электронов высокой энергии или выбрасывать электроны высокой энергии, и эти электроны высокой энергии будут вызывать всевозможные вторичные ядерные реакции. Поэтому все, что облучается гамма-излучением, хорошо переносит превращение в радиоактивное вещество из-за вторичных реакций.
А вот на нейтроны не влияют ни электронное облако, ни положительный заряд ядра. Таким образом, нейтроны гораздо чаще взаимодействуют с ядром, чем любой другой тип излучения.
Ядро, пораженное нейтроном, часто становится нестабильным и фактически меняет свою идентичность на другой тип изотопа. Но нейтроны вне ядра живут недолго. Они распадаются примерно через 10 минут после излучения. Поэтому нейтроны обычно не включают в виды излучений.
Однако в процессе ядерного деления или ядерного синтеза нейтроны производятся в больших количествах. Когда они сталкиваются с ядром любого типа, они делают его нестабильным. Это называется нейтронной активацией.
Другой процесс, производящий нейтроны, — это расщепление. Мы не можем напрямую ускорять нейтроны, но можем ускорять ионы и направлять их к «мишени». При правильном выборе мишени, можно создать поток нейтронов, который затем активирует что-то еще. Применяемые в медицине изотопы создаются именно таким образом.
Остальные виды излучения — нейтрино, мюоны и т. д. — вообще почти не взаимодействуют с материей, поэтому в разговорах про излучение ими обычно пренебрегают.
Есть еще один способ, когда предметы могут стать радиоактивными. Это радиоактивная пыль. Она может прилипать ко всему, чего коснется. Поэтому специальные костюмы, воздушные фильтры, душевые кабины, чистящие средства и т. д. крайне актуальны при работе в зонах радиоактивного заражения.
В общем, подводя итог, можно сказать, что радиоактивным материал может сделать только поток нейтронов, а не излучение альфа, бета и гамма-частиц. И в этом контексте сразу вспоминается так называемая кобальтовая бомба. Это стандартное ядерное оружие, «приправленное» элементом кобальт-59. При срабатывании заряда нейтроны реакции ядерного деления поглощаются кобальтом-59 и превращают его в чрезвычайно опасный радиоактивный изотоп Кобальт-60. Этот изотоп рассеивается вместе с другими побочными продуктами взрыва, усиливая выпадение ядерных осадков и заражая значительную часть территории.
