Radioaktyvumas
Nemažai fizikinių reiškinių buvo pastebėta laimingo
atsitiktinumo dėka. Taip atsitiko ir su radioaktyvumu.
1896 m. Prancūzų mokslininkas Anri Bekerelis (Becquerel),
atlikdamas bandymus su urano druskomis, atsitiktinai aptiko, kad viena jų
paveikė gerai supakuota fotografinę plokštelę. A. Bekerelis spėjo, kad
urano drusks savaime, be išorinių veiksnių įtakos, skleidžia kažkokius
nežinomus spindulius, kurie lengvai praeina pro neskaidrius kūnus.
Medžiagos savybė savaime skleisti tokius spindulius buvo pavadinta
radioaktyvumu (lot. Radio – spinduliuoju). Išbandes įvairius urano
cheminius junginius, A. Bekerelis nustatė, kadradioaktyvumas būdingas ne
junginiams, o cheminiam elementui uranui, jo atomų branduoliams.
Radioaktyvumo atradimas
Šių spindulių prigimtį pavyko išsiaiškinti atliekant tokį
bandymą. Švino gabale buvo išgręžtas siauras kanalas, o jo dugne padėtas
nedidelis gabalėlis radioaktyviosios medžiagos. Jos skleidžiami spinduliai
iš kanalo ėjo siauru pluoštu ir priešais kanalą pastatytoje fotografinėje
plokštelėje paliko tamsią dėmę. Praleistas tarp dviejų stipriai įelektrintų
plokščių, šis pluoštas suskildavo į tris pluoštelius ir palikdavo dėmes
trijose fotografinės plokštelės vietoje. Pagal šiuos pėdsakus buvo
nustatyta, kad elekrinis laukas tuos spindulius veikia nevienodai.
Magnetiniame lauke spindulių pluoštas taip pat suskildavo į
tris pluoštelius.
Minėtas bandymas parodė, kad spinduliai yra trejopi. Pagal
pirmąsias graikų abėcėlės raides jie buvo pavadinti α (alfa), β (beta), µ
(gama) spinduliais.
Atliktus detalesnius bandymus, paaiškėjo, kad:
• α spinduliai yra helio atomų branduoliai;
• β spinduliai – greitai skriejančių elektronų srautas;
• µ spinduliai – labai trumpos elektromagnetinės bangos.
Kadangi α spindulių krūvis teigiamas, tai tie spinduliai
nukrypdavo neigiamai įelektrintos plokštelės link, tuo tarpu neigiamą krūvį
turintys β spinduliai – teigiamai įelktrintos plokštės link. µ spindulių
sklidimo krypties laukas nepasikeisdavo.
Drauge buvo nustatyta, kad α ,β ir µ spinduliai prasiskverbia
pro įvairias medžiagas nevienodai. Pavizdžiui, α spinduliai praeina tik pro
popieriaus lapą ar 4 – 10 cm storio oro sluoksnį, β spinduliai – pro 4 – 5
mm storio aliuminio plokštelę, o µ spinduliai – net pro storą švino
plokštę. Taigi nuo α spindulių gali apsaugoti drabužiai, nuo β spindulų –
namų sienos, o nuo µ spindulių – tik storas švino ar kelių metrų storio
betonas.
Su radioaktyvumu susiję reiškiniai
Tyrinėjant radioaktyviąsias medžiagas, išryškėjo daug neįprastų
dalykų. Radioaktyviųjų elementų spindulivimo intensyvumas praktiškai
nepakisdavo ištisomis paromis, mėnesiais ir net metais. Jam nedarė jokios
įtakos nei šildymas, nei slėgio didinimas. Tai rodo, kad šis reiškinys yra
ypatingas virsmas.
Radioaktyvus preparatas ilgus metus nenutrūkstamai spinduliavo
energiją, taigi jis buvo truputį šiltesnis už aplinką. Iš kur gi imama ši
energija? Buvo spėjama, kad kinta patys atomai
Radioaktyvių spindulių stebėjimo prietaisai
Radioaktyviosios spinduliuotės sudedamosioms dalims stebėti buvo
sukurta nemažai įvairių prietaisų. Daugelio jų veikimas pagrįstas dalelių
ir gama spindulių juonizuojančiuoju bei fotocheminiu poveikiu.
Geigerio ir Miulerio skaitiklis. Šį 1928 m. Sukonstruotą
prietaisą sudaro metalinis plonomis sienelėmis ar iš vidaus metalizuotas
stiklinis vamzdelis (katodas). Jo viduje iš ilgai ašies ištemptas plonas
metalinis siūlas (anodas). Vamzdelis pripilditas vandenilio, helio, argono
ir kitų dujų. Tarp vamzdelio vidinio paviršiaus ir metalinio siūlo (t. Y.
Tarp katodo ir anodo) įjungiamas aukštosios įtampos srovė šaltinis stipriam
elektriniam laukui sukurti.
Į skaitiklį patekusi elektringoji dalelė, pavyzdžiui
elektronas, jonizuoja dujas – atplėšia nuo jonų atomų elektronus. Susidarę
teigiamieji jonai judakatodo link, o elektronai – anodo link. Taigi
atsiranda trumpalaikė elektros srovė, kuri sustiprinama ir perduodama i
specialų skaičiavimo įrenginį. Tokiu būdu galima tiksliai užregistruoti į
skaitiklį patenkančias daleles, kurios gali jonizuoti dujas.
Vilsono kamera. Anglų fizikas Čarlzas Vilsonas (Wilson; 1896 –
1959) 1912 m. Sukonstravo vadinamąją Vilsono kamerą – prietaisą
elektringųjų dalelių pedsakams stebėti ir fotografuoti.
Vilsono kamera – tai hermetiškai uždarytas indas, pripildytas
sočiųjų vandens ar alkoholio garų. Kameros tūrį galima keisti stūmokliu.
Stūmoklį staiga patraukus į dešinę, kameros tūris padidėja, o garų slėgis
ir temperatūra sumažėja. Garai atvėsta ir pasidaro persotintieji. Jeigu tuo
metu į kamera patenka elektringoji dalelė, tai ji jonizuoja
kameroje
esančių garų atomus (molekules). Susidarę jonai tampa kondencacijos
centrais, ir daleles kelyje atsiranda smulkių ruko lašelių ruožas – trekas
(angl. Track – pėdsakas, vėžė). Treką galima stebėti ir fotografuoti.
Dalelių pedsakai Vilsono kameroje teikia daugiau informacijos
negu skaitikliai. Pagal trekų pobūdį galima apskaičiuoti dalelių masę,
energiją, greitį ir kt.
Storasluoksnių fotoemulsijų metodas. Greitos elektringosios
dalelės, patekusiosį storą fotografinės emulsijos sluoksnį, išplėšia
elektronus iš atskirų emulsiją sudarančių atomų ir palieka paslėptą
pėdsaką. Ryškinant iš jo atkuriamas dalelės trekas. Iš treko ilgio ir
storio galima nustatyti dalelės masę bei energiją.
Žalingas radioaktyvumo poveikis gyvajam organizmui
Alfa, beta ir gama spindulius nuolat skleidžiamūsų
aplinka. Tačiau jų poveikis labai menkas, ir gyvieji organizmai yra prie jo
prisitaikę. Labai jautrius vidaus organus iš dalies saugo oda.
Vis dėl to kai atmosferoje bandomi branduoliniai
užtaisai, įvyksta avarijos atominėse elektrinėse, aplinkos radioaktyvumas
gali labai padidėti ir pakenkti žmonių sveikatai. Radioaktyviosios
medžiagos ypač pavojingos tada, kai patenka į organizmą su maistu ir oru.
Pavyzdžiui, po Černobylio atominės elektrinės avarijos į ganyklas galėjo
kai kur patekti radioaktyviųjų medžiagų. Tokią žolę ėdančių karvių pienas
labai kenksmingas. Negalima valgyti ir radioaktyviomis madžiagomis
užterštame miške surinktų grybų ar užterštame ežere sugautų žuvų.