Краткая и понятная справка для самых маленьких.
В сети (и не только) иногда попадаются люди, которые не знают даже самых простых вещей про радиацию. Специально для них объясняем. Да, очень вкратце. Да, НЕ совсем научно, а, может быть, даже и НЕ совсем точно, и вообще наивно и по-детски. Но зато очень просто и ясно. А если кому-то нужно больше и правильнее – пожалуйте в Гугл.
Итак.
Сначала на всякий случай напоминаем. Как известно, вещества состоят из атомов, а атомы состоят из трёх видов частиц: протонов (положительно заряженные частицы), нейтронов (нейтральные частицы), электронов (отрицательно заряженные частицы). Из протонов и нейтронов сделано ядро атома. И тех, и других называют ещё нуклонами. А электроны (которые намного меньше по массе) роятся вокруг этого ядра по специальным "орбитам" (орбиталям). Этот "рой" (облако) электронов нас сейчас не интересует. Все самые захватывающие процессы происходят в ядре.
Собственно все элементы различаются лишь числом протонов и нейтронов. То есть, золото отличается от свинца всего лишь количеством этих частиц, и не более того. Например, в атоме "обычного" водорода – 1 протон и ни одного нейтрона. А в атоме, к примеру, "обычного" железа - 26 протонов и 30 нейтронов (если я сейчас ничего не путаю, впрочем, смысл ясен). Есть, однако, и "необычные" атомы. Например, (при том же числе протонов) нейтронов в атоме может быть больше, чем в большинстве "сородичей". В качестве примера приведём так называемый дейтерий – водород, в котором таки есть не только 1 протон, но и 1 нейтрон. Такие "вариации" называются изотопами. Так, дейтерий – это один из изотопов водорода.
Все эти нуклоны держатся (обычно) вместе и никуда на разлетаются. На это у них есть веские причины, называемые ядерными силами, из-за которых нуклоны притягиваются друг к другу. Строго говоря, само это явление рассматривается уже не в ядерной физике, а в физике элементарных частиц, в общем, просто поверьте, что оно есть. Помимо ядерных сил на нуклоны действуют некоторые другие силы, например, кулоновские силы отталкивания. У "обычных" стабильных изотопов притяжение нуклонов пересиливает всё остальное. И ничего интересного с такими ядрами не происходит. Однако, при некоторых условиях, например, если нейтронов получается "больше, чем нужно", или при некоторых других, могут начать происходить весьма любопытные явления. Именно это и отличает радиоактивные изотопы элементов от не радиоактивных.
Одним из таких любопытных явлений является альфа-распад. При альфа-распаде из ядра атома вылетают – кто бы мог подумать! – так называемые альфа-частицы. Они представляют собой два протона и два нейтрона (то, есть, по сути, это ядра гелия). Соответственно, в ядре остаётся меньшее число нуклонов, и данный атом становится уже атомом другого элемента. Альфа-частицы не могут улететь далеко от покинутого ядра, их пробег в воздухе составляет несколько сантиметров, а в какой-нибудь там алюминий они могут проникнуть только на доли миллиметра, не говоря уже о чём-то более плотном. Альфа-частицы притягивают к себе часть электронов из окружающей среды, чтобы стать "полноценными" атомами гелия. Соответственно, при контакте с ними соседние атомы вещества часть своих электронов теряют и становятся так называемыми ионами. Ввиду маленькой проникающей способности, альфа-излучение в подавляющем большинстве случаев не представляет опасности для человека и прочих зверюшек, так как эти частицы не способны преодолеть даже верхний омертвевший слой кожи (даже если смогут на неё попасть сквозь окружающий воздух). Однако, вещества, в которых происходит альфа-распад, могут быть чрезвычайно опасны при попадании внутрь организма. Кстати говоря, радиоактивные вещества, попав в организм, могут весьма и весьма надолго там задержаться (а некоторые прям очень надолго), то есть, воздействие получится не только гораздо более сильным, но ещё и долгим (и вот это уже относится к изотопам с любым видам распада, а не только с альфа). Именно поэтому при нахождении в некоторых опасных зонах следует пользоваться защитной одеждой и противогазом.
Второе интересное явление, касающееся предмета нашего рассмотрения – бета-распад. Здесь процесс немного более сложный. Существует такая вещь как слабое взаимодействие (тут опять физика элементарных частиц). И вот это взаимодействие при бета-распаде превращает один из нейтронов атома в протон (или наоборот). При этом, в соответствии с определёнными законами, в ядре также "образуются" две частицы. В зависимости от вида бета-распада (отрицательный или положительный), это могут быть либо электрон и антинейтрино, либо позитрон и нейтрино. "Нейтрины" оставим в покое, нам они сейчас не нужны. А вот такие вылетающие из ядер электроны/позитроны – это и есть бета-частицы. Они способны ионизировать чьи-либо атомы, вызывать химические реакции и вообще делать всякие разные вещи. Их проникающая способность – на порядок больше, чем у альфа-частиц. Пробег в воздухе может исчисляться метрами. Эти малыши вполне способны проникать в кожу человека. Вещества с бета-распадом так же очень опасны при попадании вовнутрь (хотя действие бета-частиц на организм всё-таки намного слабее, чем альфа).
Третье явление. Да, правильно. Гамма-излучение. Если альфа- и бета- частицы – это "прямые" продукты того или иного распада, то с гамма-частицами всё иначе. Грубо говоря, это "побочный продукт", образующийся при каких-либо процессах. При тех же распадах, при ядерных реакциях и некоторых других. Представьте, что вы берёте мандарин и делите его на дольки. Помимо собственно долек, у вас в руках останутся ещё кусочки цедры. Вот так и тут. Пример очень примитивный и вообще некорректный, но зато ясный. Гамма-частицы представляют собой фотоны. Да, те самые, из которых состоит, в частности, видимое световое излучение (свет), но только с другими "параметрами". Гамма-частицы обладают очень высокой проникающей способностью и могут преодолевать, скажем, пятисантиметровый слой свинца. Взаимодействие с веществом может быть различным – ионизация, ядерный фотоэффект ("выбивание" из ядра атома нуклонов) и прочее. По опасности для живых организмов гамма-частицы примерно эквивалентны бета, однако, как уже было сказано, проникают в вещества несоизмеримо глубже. Обычно, говоря о радиации как об опасном факторе, подразумевают именно гамма-излучение. Хотя этим словом можно назвать любое из перечисляемых здесь излучений.
Нейтронное излучение. Как несложно догадаться, это поток нейтронов. Фактически наблюдается не "само по себе", а только при ядерных реакциях (в реакторах или при тех самых ядерных взрывах). Вылетающие нейтроны различаются по своей энергии. В отличие от вышеперечисленных частиц, нейтроны взаимодействуют только с ядрами атомов и лучше поглощаются не тяжёлыми (плотными), а лёгкими атомами, скажем, бором. Так называемые "быстрые" нейтроны (с более высокой энергией) поглощаются вообще плохо, однако, могут быть "замедленны" с помощью, к примеру, водородосодержащих материалов (той же воды). Нейтроны могут "цепляться" к ядрам окружающих веществ, в результате чего эти ядра становятся радиоактивными и начинают сами испускать те или иные частицы (наведённая радиоактивность).
Существует также экзотическое протонное излучение и некоторые другие, но их рассмотрение уже выходит за рамки этого разговора.
