Natura radiatiei, timpul de injumatatire si proprietatile radiatiei

Natura radiatiei, timpul de injumatatire si proprietatile radiatiei

Emisia de radiatie ce insoteste un proces de dezintegrare a unui izotop nestabil consta in expul­zarea de particule sau de radiatie electromagnetica, conducand la 3 tipuri de emisii:

- Emisia de particule a - particulele a sunt nuclee de heliu ⁴₂He (adica un atom de heliu lipsit de electronii sai).

- Emisia de particule b - particulele b sunt electroni.

- Emisia g - radiatia g este o radiatie electromagnetica de energie mare (l=10^-14 m) (mai mare decat a radiatiilor X, care au (l=10^-12 m).

Emisia de particule si/sau radiatii este un fenomen natural ce se intalneste la izotopii instabili ai elementelor si poarta numele de radioactivitate naturala (fenomen descoperit de Becquerel). Emisia de particule poate fi indusa ca urmare a interactiunii unor particule elementare de energii mari cu nuclee stabile sau instabile si atunci radioactivitatea este creata si se numeste radioactivitate artificiala. Un nucleu emite de regula fie particule a fie particule b. De cele mai multe ori emisia acestor particule e insotita si de radiatii g. Sunt mai rare cazurile cand un nucleu emite si particule a si particule b dar, atunci cand acest fenomen se produce, proportia intre cele doua emisii este net in favoarea uneia.

Emisia de particule a - nucleele ce emit particule a se transforma dupa cum urmeaza:

^A_ZE → ^A-4_Z-2E` + ⁴₂He

In urma acestei transformari se formeaza un izotop al unui element ce se afla in tabelul periodic cu doua locuri mai la stanga si avand masa cu 4 unitati mai mica

Emisia de particule b - nucleele ce emit particule b se transforma dupa cum urmeaza:

^A_ZE → ^A_Z+1E` + e^-

In urma acestei transformari se formeaza un izotop al unui element ce se afla in tabelul periodic cu un loc mai la dreapta si avand aceeiasi masa. In nucleu nu exista electroni si ei se formeaza din neutroni asa cum pozitronii se formeaza din protoni in urmatoarele procese:

N^o → p⁺ + e^-

P⁺ → n + e⁺

Emisia g emisia de radiatie g nu afecteaza nici pe Z, nici pe A; nucleul ramane neschimbat.

O radiatie este mai intensa sau nu in functie de numarul de particule emise in unitatea de timp de un numar dat de nuclee. Legea care descrie variatia in timp a emisiei de particule sau a numarului de nuclee ce sufera dezintegrare radioactiva este data de :

dN/dt = -l N

adica variatia in timp a nucleelor ce se dezintegreaza este direct proportionala cu numarul de nuclee si cu o constanta l numita constanta radioactiva si care este proprie fiecarui nucleu ce se dezintegreaza. Prin integrare se ajunge la relatia:

N = N_o. e^-lT

Unde N reprezinta numarul de nuclee nedezintegrate, No este numarul initial de nuclee, T este timpul si l constanta radioactiva. Timpul de injumatatire T_1/2 este timpul necesar pentru ca jumatate din nucleele initiale sa sufere procesul de dezintegrare. Daca in relatia de mai sus punem: N = No/2 obtinem:

N_o/2 = N_o. e^-lT1/2 de unde rezulta:

½ = e^-lT1/2, care dupa logaritmare conduce la:

T_1/2 = ln2/ l. sau

T_1/2 = 0.693/ l

Se observa ca timpul de injumatatire nu depinde decat de natura nucleului si nu de numarul de nuclee ce se dezintegreaza. Cu cat T_1/2 este mai mic cu atat radiatia va fi mai intensa si invers.