PROMIENIOTWÓRCZOŚĆ NATURALNA

Zjawisko samorzutnej przemiany jąder atomowych w inne i towarzysząca temu procesowi emisja np. promieniowania alfa, beta, gamma nosi nazwę promieniotwórczości naturalnej.

PROMIENIOWANIE ALFA

Większość jąder o liczbie atomowej Z > 83 i liczbie masowej A > 209 ulega tzw. rozpadowi alfa. Mechanizm tego rozpadu wyobrażamy sobie następująco: wewnątrz jądra następuje związanie dwóch protonów i dwóch neutronów w cząstkę  . Jądro macierzyste emitując taką cząstkę ulega przemianie, którą można zapisać schematycznie:

Przykłady rozpadu alfa:

Emitowana cząstka alfa unosi, w postaci energii kinetycznej, praktycznie całą energię wyzwoloną w tej przemianie. Przechodząc przez ośrodek otaczający źródło promieniowania jonizują, w wyniku zderzeń, atomy (cząsteczki) tego ośrodka. Jeżeli ośrodkiem jest powietrze, cząstka alfa ma w nim zasięg około 5 cm.

PRZEMIANY BETA

W wyniku tych przemian liczba masowa jądra nie ulega zmianie. Wyróżniamy dwie przemiany: przemianę ß ^- i przemianę ß ⁺.
W czasie przemiany ß ^- jądro pierwiastka emituje elektrony. Schemat tej przemiany zapisujemy symbolicznie w następujący sposób:

Protonowo - neutronowy model budowy jądra wyklucza występowanie w nim elektronów. Skąd więc w jądrze elektrony emitowane w przemianie ß ^-?
Poprawne rozwiązanie tego problemu zaproponował W. Pauli w 1931 roku, zaś teorię przemiany opracował E. Fermi. Pierwszych prób potwierdzenia tej koncepcji dokonano w 1953 roku. Można ją przedstawić w następujący sposób: podczas tej przemiany następuje w jądrze przemiana neutronu w proton i elektron, który wylatuje z jądra. Ponadto powstaje jeszcze jedna cząstka o masie spoczynkowej i ładunku równym zeru - nazwano ją antyneutrinem.

Animacja rozpadu beta

Znacznie rzadziej spotykamy przemianę ß ⁺, w czasie której jądro emituje pozytony. Schemat tej przemiany przedstawiamy:

Pozyton powstaje w wyniku przemiany protonu w neutron, ponadto powstaje jeszcze neutrino:

 Poniżej przedstawiono przykłady przemian beta z uwzględnieniem energii cząstek:

przemiana	maksymalna energia kinetyczna w MeV
	0,186
	0,156
	0,546
	1,19

PROMIENIOWANIE GAMMA

Promieniowanie gamma, w odróżnieniu od wcześniej wspominanych nie jest związane z transmutacją jądra, czyli tworzeniem się nowych pierwiastków. Powstaje w wyniku wyemitowania  przez jądro promieniowania elektromagnetycznego, takiego jak światło widzialne lub promienie X. Promieniowanie to może występować samodzielnie lub jednocześnie z emisją cząstek alfa i beta.

WYCHWYT K

Czasem jądra pierwiastka zmieniają skład przez wychwycenie elektronu z orbity znajdującej się najbliżej jądra, jest to tak zwany wychwyt K:

W wyniku tej przemiany zachodzi połączenie protonu z elektronem - powstaje neutron:

Taka przemiana zachodzi np. dla części jąder promieniotwórczego potasu:

Jednak potas ulega przede wszystkim przemianie beta minus.