Ядерные реакции. 
Химия

Ядерные реакции записываются уравнениями, похожими на уравнения химических реакций. Кроме полной записи уравнений, используется также сокращенная запись, например:

Перед скобками записывается формула исходного ядра, после скобок — образующегося ядра. Верхним индексом обозначается массовое число. В скобках перед запятой ставится формула частицы, которая проникает в исходное ядро, а после запятой указывают формулы частицы или излучения, исходящие при ядерном превращении. Ядерные реакции могут протекать через ряд последовательных (и параллельных) стадий, но часто приводят уравнения с указанием только исходных веществ и продуктов реакции.

Атомные ядра элементов разделяются на две труппы — устойчивые и неустойчивые, которые превращаются в другие ядра и называются радиоактивными. Радиоактивность — самопроизвольное (спонтанное) превращение ядер одного изотопа в ядра другого изотопа, сопровождающееся испусканием г<�тш (у)-излучения, бетаф) — излучения (электроны), алъфа (а)-частиц (ядра атома гелия) или образованием других ядер. Наиболее важны следующие типы радиоактивных превращений.

Альфа (а)-распад — превращение, связанное с испусканием ядром атома а-частицы, представляющей собой ядро атома гелия, содержащее два протона и два нейтрона, и имеющей заряд +2 и мольную массу 4. При а-распаде заряд ядра уменьшается на 2, а массовое число — на 4, например:

Элементы, ядра которых распадаются с испусканием альфа-частиц, расположены в основном за свинцом. Известно более 300 ядер, подверженных а-распаду. Большинство этих ядер получено искусственно.

Проникающая способность а-частиц невысокая, и в зависимости от энергии частиц длина пробега в воздухе изменяется от 1 до 10 см.

В литосфере под действием природных альфа-частиц протекает реакция.

Минералы с примесью бериллия могут быть природными источниками нейтронов. Эта реакция используется для получения нейтронов в научных исследованиях.

Бета (Р)-распад — самопроизвольное превращение атомных ядер при испускании или поглощении электрона и антинейтрино или позитрона и нейтрино. Массовое число сохраняется прежним, но при испускании электрона положительный заряд ядра увеличивается на единицу и при испускании позитрона заряд уменьшается на единицу. Примеры:

Бета-распад вызывается взаимным превращением протонов и нейтронов в ядре. Он характерен для ядер, в которых число нейтронов больше числа протонов. Поглощение электрона происходит при захвате его с одной из электронных оболочек, чаще всего с ближайшей к ядру. Бета-радиоактивные изотопы встречаются у всех элементов. Проникающая способность образующихся электронов в десятки раз выше, чем у а-частиц: они проходят через лист бумаги. При прохождении электронов через вещество они взаимодействуют с электронами атомов и атомными ядрами.

Гамма (у)-излучение — более коротковолновое (X < 10 ⁸ см) и более высокочастотное по сравнению с рентгеновским электромагнитное излучение. Гамма-излучение (или у-лучи) в отличие от аи p-излучения распространяется со скоростью света, подобно свету не отклоняется ни магнитным, ни электрическим полями, обнаруживает явления дифракции кристаллической решеткой.

Гамма-излучение испускается при прохождении быстрых заряженных частиц через вещество. Быстрая частица при ударе о ядро передает ему свою энергию и переводит его в возбужденное состояние (состояние с большей энергией). Возбужденное высокоэнергетическое состояние неустойчиво, и ядро, переходя в менее возбужденное или основное (обычное) состояние, испускает гамма-излучение. Гамма-излучение испускается также при распадах ядер, при аннигиляции пары электрон-позитрон и других пар частица-античастица. В межзвездном пространстве гамма-излучение возникает при соударениях кванта света с электроном, который передает свою энергию кванту света.

Гамма-излучение обладает очень высокой проникающей способностью (задерживается толстым слоем свинца). Это излучение регистрируется даже на высоте до 70 м над поверхностью Земли, что используется для поиска месторождений с самолетов.

Гамма-излучение широко используется в современной жизни. С его помощью определяют трещины в трубах нефтеи газопроводов, рельсах, различном технологическом оборудовании. В качестве источника излучения обычно используют изотоп кобальта ⁶⁰Со и реже — цезия ^l i7Cs. Часто из залежей фосфоритов исходит сильное у-излучение, что позволяет проводить их поиск при помощи портативных радиометров пешим передвижением или на низко летящих самолетах или вертолетах. Таким же методом можно обнаруживать калийсодержащие минералы, так как изотоп калий-40 испускает у-лучи.

Опухолевые клетки чувствительны к у-излучению, и рак может лечиться небольшими дозами радиации. Фрукты долго сохраняются свежими при обработке их у-излучением.