A causa dell'uso di sostanze radioattive nella produzione di energia, assistenza sanitaria e nella guerra moderna, la radioattività è uno dei concetti più onnipresenti dalla fisica moderna. Tuttavia, la radioattività non è sempre ben compreso. È conoscenza comune per molte persone che sostanze radioattive rappresentano un potenziale pericolo, ma il processo con cui questo avviene può non essere ben noto. Grazie alla scienza moderna, il processo di decadimento radioattivo è ben compreso.
Radioattività viene da particelle subatomiche
L'atomo, che è una grandezza fisica che costituiscono tutta la materia, è costituito da tre tipi di particelle: protoni, neutroni ed elettroni. I protoni e i neutroni si trovano nel nucleo dell'atomo, mentre gli elettroni sono separati dal nucleo. Queste particelle sono soggette a una serie di forze, tra cui la forza forte, che tiene il nucleo insieme; la forza elettromagnetica, che agisce sui protoni positivamente caricati e caricati negativamente elettroni; e la forza debole, che può causare il decadimento radioattivo. Queste forze agiscono sulle particelle e causare il decadimento radioattivo. Ci sono tre principali tipi di decadimento radioattivo: alfa, beta e gamma decadimento.
Decadimento alfa
Come il nucleo di un atomo diventa più grande, il numero di protoni all'interno di quel nucleo comincia a respingono (a causa della forza elettromagnetica). Questo travolge la forza forte e particelle vengono espulsi dal nucleo come radioattività. Queste particelle (che contengono due protoni e due neutroni, identici a un nucleo di elio) sono noti come particelle alfa, e il processo della loro espulsione è conosciuto come decadimento alfa. Le particelle alfa sono i meno energici delle tre particelle e sono in grado di penetrare la maggior parte dei materiali.
Decadimento beta
Alcuni atomi anche sembrano decadere spontaneamente, emettendo un elettrone energetico (o positrone, che è identico all'elettrone tranne con una carica positiva) dal loro nucleo. Questo tipo di decadimento è causato dalla forza debole, che è una forza fondamentale che agisce su tipi specifici di particelle chiamate fermioni, che gli elettroni sono parte di. Questo tipo di emissioni si trasforma in neutroni protoni all'interno del nucleo, trasmutando l'atomo in un nuovo tipo di elemento. Raggi beta sono più energici di particelle alfa, ma possono ancora essere schermati dalla maggior parte dei materiali della famiglia.
Deperimento gamma
Il decadimento gamma è il tipo più energico di radioattività e il principale tipo di decadimento responsabile di complicazioni di salute. Dopo che emettono raggi beta o alfa, molti nuclei sono in uno stato energetico. Per arrivare a uno stato di energia più basso, i nuclei possono emettere fotoni, o radiazione elettromagnetica. Questi fotoni sono denominati raggi gamma. I raggi gamma sono conosciuti come le radiazioni ionizzanti, che significa che questi raggi sono in grado di penetrare profondamente in molti materiali e causare loro atomi ionizzare, cambiando la carica complessiva di questi atomi. Quando i raggi gamma interagisce con il corpo umano, possono causare materiale genetico ionizzare, che interessano come controllano la crescita e restauro all'interno del corpo. Questo può portare ad una crescita cellulare disinibito, altrimenti nota come il cancro.
Tassi di decadimento
Non è possibile sapere quando un particolare atomo di una sostanza radioattiva decadrà, ma il comportamento di una grande quantità di una sostanza radioattiva può essere capito utilizzando probabilità. Tempo di dimezzamento, che indica il tempo che ci vuole per un materiale decadere a metà della sua dimensione originale, è un concetto importante per la radioattività di comprensione. Esaminando campioni di grandi dimensioni, i tassi di decadimento generale delle sostanze specifiche possono essere trovati e utilizzati per prendere decisioni per quanto riguarda usi e potenziale smaltimento di materiali radioattivi.