Радиоактив тарҡалыу: өлгөләр араһындағы айырма

''Тәбиғи радиоактивлыҡ'' — тәбиғәттә осрай торғаносраусан атом йәҙрәләренең үҙенән-үҙе тарҡалыуы.

Радиоактив тарҡалыу кисергән йәҙрә —төп— төп,  был тарҡалыу һөҙөмтәһендә барлыҡҡа килгән йәҙрә  бүлендек йәҙрә тип атала. Бүлендек йәҙрәнең масса һанының һәм зарядының төп йәҙрәгә ҡарата үҙгәреүе Соддиҙың тайпылыш ҡағиҙәһе менән тасуирлана. 

Альфа-киҫәксәләр бүленеү менән барған тарҡалыу альфа-тарҡалыу тип атала; бета-киҫәксәләр бүленеү менән барған тарҡалыу бета-тарҡалыу тип атала (хәҙер бета-тарҡалыуҙың бета-киҫәксәләр бүлмәйенсә барған төрҙәре лә билдәле, әммә бета-тарҡалыу һәр ваҡыт нейтринолар йә антинейтринолар бүлеп сығарыу менән оҙатыла). «Гамма-тарҡалыу» термины һирәк ҡулланыла; йәҙрәнең гамма-кванттар бүлеп сығарыуын ғәҙәттә изомеризомерлы күсеш тип йөрөтәләр. Гамма-нурланыш йыш ҡына тарҡалыуҙың беренсе баҫҡыста ярһыу хәлдәге бүлендек йәҙрә барлыҡҡа килеү  һәм һуңынан уның гамма-кванттар сығарып төп хәлгә күсеүе менән барған типтарынтиптарына оҙатахас.

Радиоактив йәҙрәләр  бүлеп сығарған α-киҫәксәләрҙең һәм  γ-кванттарҙың энергетик спектрҙары  өҙөк-өҙөклө («дискрет»), ә β-киҫәксәләрҙең спектры — өҙөкһөҙ.

Хәҙерге ваҡытта,   альфа-, бета- һәм гамма-тарҡалыуҙарҙан тыш, нейтрон, протон (шулай уҡ ике протон) бүлеү менән барған тарҡалыуҙар, кластерлы радиоактивлыҡ, спонтан бүленеш барлығыбулыуы билдәле. Электрон эләктереү, позитронлы тарҡалыу (йәки β+-тарҡалыу), шулай уҡ  икеләтелгән бета-тарҡалыу (һәм уның төрҙәре) ғәҙәттә бета-тарҡалыуҙың төрлө типтары тип һанала.

Образовавшееся в результате радиоактивРадиоактив тарҡалыу һөҙөмтәһендә хасил булған бүлендек йәҙрә ҡайһы берҙә шулай уҡ  радиоактив булып сыға һәм бер ни тиклем ваҡыттан тағы тарҡала. Радиоактив  тарҡалыу тотороҡло, йәғни радиоактив булмаған йәҙрә барлыҡҡа килгәнсе бара. Бындай тарҡалыуҙар теҙмәһе — тарҡалыуҙар сынйыры, ә уның барышында барлыҡҡа килгән нуклидтар теҙмәһе  радиоактив рәт тип атала. Атап әйткәндә, уран-238, уран-235 һәм торий-232-ҙәннән башланған  радиоактив рәттәр өсөн, һәр ҡайһыһына ярашлы,  ҡурғаш-206, ҡурғаш-207 һәм ҡурғаш-208 ахырғы (тотороҡло) нуклид булып тора. 

Еңелерәк элементтарҙың барыһы ла, тотороҡло изотоптарҙан тыш, ярымтарҡалыуҙың төрлө мөҙҙәтенә эйә, был мөҙҙәт наносекундтың бер өлөшөндәй ҡыҫҡа ғына ла,  Ғаләмдең барлыҡҡа килгәндән бөгөнгә тиклемге ғүмере оҙонлоғонан  күп тапҡырҙарға артығыраҡ та булырға мөмкин.  Мәҫәлән, теллур-128 өйрәнелгән бөтә радионуклидтар араһында үлсәнгән иң оҙон үлсәнгән ярымтарҡалыу мөҙҙәтенә эйә, ул  ~2,2·10²⁴ йылға тиң.

Висмуттан еңелерәк элементтар араһында тотороҡһоҙлоҡ буйынса прометий менән технеций ғына дөйөм ҡағиҙәгә буйһонмай, уларҙың геологик дәүерҙәргә ҡарата  оҙаҡ йәшәүсән изотоптары юҡ.  Технецийҙың иң оҙаҡ йәшәүсән изотобы  — технеций-98 — 4,2 миллион йыл самаһы, ә прометийҙың иң оҙаҡ йәшәүсән изотобы — прометий-145 — 17,5 йыл оҙайлыҡтағы ярымтарҡалыу мөҙҙәтенә эйә. Шунлыҡтан  технеций менән прометийҙың изотоптары Ер шары барлыҡҡа килгән мәлдән ер ҡабығында һаҡланмаған һәм яһалма юл менән алынған.  .

Ер йәшенә тиң йә унан да артығыраҡ ярымтарҡалыу мөҙҙәтенә эйә  радиоактив изотоптар аҙ түгел,  радиоактив булыуҙарына ҡарамҫтанҡарамаҫтан, был  изотоптар элементтарҙың тәбиғи изотоплы ҡатнашмаһында һаҡланған.  Мәҫәлән,  калий-40, рений-187, рубидий-87, теллур-128 һәм башҡалар шундайҙарға инә.

Беккерелдең башына шундай фекер килә: һәр бер люминесценцияның да рентген нурҙары буламы икән? Уйын тикшереү өсөн ул бер нисә берләшмә, шул иҫәптән һары-йәшел төҫ менән фосфоресценцияланған уран тоҙҙарының береһен ала. Тоҙҙо ҡояш яҡтыһы менән яҡтырта ла, ҡара ҡағыҙға төрөп,  ҡараңғы шкафҡа шулай уҡ ҡара ҡағыҙҡа төрөлгән фотопластинкаға һалып ҡуя.  Бер аҙ ваҡыт үткәс,  пластинканы {{comment|асығайтып /провителгә|проявителгә һалып}} ҡарағас, Беккерель ысынлап та тоҙ киҫәгенең һүрәтләнешен күрә. Ләкин люминсцентлюминесцент нурланыш  ҡара ҡағыҙ аша үтә алмай, был шарттарҙа тик рентген нурҙары ғына пластинканы яҡтырта ала. Беккерель тәжрибәһен бер нисә тапҡыр ҡабатлай һәм бер үк һөҙөмтәгә өлгәшә. 

[[1896 йылдыңйыл]]дың [[24 февраль|24 февралендә]] [[Франция]] Фәндәр академияһы ултырышында ул  «Фосфоресценциянан сыҡҡан нурланыш хаҡында» тигән темаға сығыш яһай. Әммә бер нисә көндән үк алынған һөҙөмтәләр тураһындағыбыл һығымтаға төҙәтеү индерергә тура килә.  26 һәм 27 февралдә Беккерелдең лабораторияһында бер аҙ үҙгәрештәр менән тағы бер тәжрибә үткәреүгә әҙерлек бара, әммә көн болотло булғанлыҡтан уны кисектерергә тура килә. Көн һаман аяҙытмағас,  [[1 март|1 мартта]]та Беккерель уран тоҙо ятҡан пластинканы ҡояш нуры менән яҡтыртып тормайынса  асығайтҡысҡа һала.  Әлбиттә, ул фосфоресценцияламайфосфоресценцияланмай, әммә  пластинкала һүрәтләнеше килеп сыға.   [[2 март|2 мартта]]та уҡ Беккерель был асышы тураһында [[Париж]] Фәндәр академияһы ултырышында хәбәр итә, сығышын «Фосфоресценцияланыусы есемдәр сығарған күренмәҫ радиация тураһында» тип атай<ref>''Манолов&nbsp;К., Тютюнник&nbsp;В.''&#x20;Биография атома. Атом — от Кембриджа до Хиросимы.&nbsp;— Переработанный пер. с болг..&nbsp;— <abbr title="Москва">М.</abbr>: [//ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B8%D1%80_(%D0%B8%D0%B7%D0%B4%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE) Мир], 1984.&nbsp;— С.&nbsp;20—21.&nbsp;— 246&nbsp;с.</ref>.

Артабан Беккерель урандың башҡа берләшмәләрен һәм  минералдарын (шул иҫәптән фосфоресценцияланмағанын да), шулай уҡ  металлик уранды ла һынай. Пластинкаға {{comment|яҡтылыҡ мотлаҡ үткән була|неизменно засвечивалась}} . Тоҙ менән пластинка араһына металл арҡысаҡ ҡуйғас, Беккерель пластинкала арҡысаҡтың көсһөҙ генә һыҙаттарын күрә. Шул саҡта үтә күренмәүсән предметтар аша үтә торған, әммә рентген нуры булмаған яңы нурҙар асылыуы аңлашыла. 

Беккерель асыҡлауынса, нурланыштың көсө препаратта урандың миҡдарына ғына бәйле була һәм уның ниндәй берләшмәләргә инеүенә бөтөнләй ҡарамай.  Шулай итеп, был был үҙенсәлек берләшмәләргә түгел, ә [[Химикхимик элемент|химик элементҡа]]ҡа  — уранға хас булып сыға.

Беккерель асышын  хеҙмәттәш ғаилимдар менән уртаҡлаша.   [[1898 йыл|1898 йылда]]да [[Мария Склодовская-Кюри|Мария Кюри]] һәм Пьер Кюри торийҙың радиоактивлығын асыҡлай, унан һуң  радиоактив полоний һәм торий элементтарын аса.

Беккерель үҙен ҡыҙыҡһындырған люминофорҙарға әйләнеп ҡайта. Дөрөҫ, ул  радиоактивлыҡҡа ҡағылышлы тағы бер эреҙур асыш яһап өлгөрә. Бер заман лекция һөйләргә әҙерләнгән Беккерелгә радиоактив матдә кәрәк була, уны ул Кюриҙарҙан ала ла пробирканы жилетының кеҫәһенә һала. Лекцияһы тамам булғас, радиоактив препаратты хужаларына ҡайтара, ә икенсе көндө жилет кеҫәһе тапҡырында тәнендә пробирка рәүешендәге ҡыҙыл тап күрә. Беккерель был хаҡта Пьер Кюриға һөйләй, ә теге үҙендә тәжрибә үткәрә: радий һалынған пробирканы ун сәғәт буйы беләгенә ҡуша бәйләп йөрөтә. Бер нисә көндән уның дә тиреһендә ҡыҙыл тап пәйҙә була, шунан ул шешкә әйләнә, ике ай буйы йүнәлмәй яфалай.  Шулай итеп, беренсе тапҡыр радиоактивлыҡтың биологик тәьҫире асыла. 

1955 йылда Мария Кюри ҡулланған дәфтәрҙәр тикшерелә. Дәфтәрҙәргә яҙышҡнаяҙған сағында инеп ҡалған радиоактив бысраҡ әле булһа нурланыш бүлә. Дәфтәр биттәренең береһендә ПьераПьер Кюри бармағының радиоактив эҙе һаҡланған.

[[Файл:Halflife-sim.gif|мини|188x188пкс|Бик күп оҡшаш атомдарҙың тарҡалыу моделе. 4 атомдан (һулда) һәм 400-ҙән (уңда) башлап. Өҫтә ярымтарҡалыу мөҙҙәттәре һаны күрһәтелгән.]]

'''Радиоактив тарҡалыу законы''' —  Фредерик Содди һәм [[Эрнест Резерфорд]] тарафынан 1930 йылда экспериментальэксперименттар юлюлы менән асылған һәм формулаға һалынған закон. Закондың хәҙерге формулировкаһы:

был  ''t''{{math|''t''}} ваҡыт интервалы эсендә ирекле бер матдәлә тарҡалыуҙар һанының ошо типтағы ҡулланылған өлгөләге радиоактив [[Атом|атомдаратом]]дар һанына (''N''{{math|''N''}}) нисбәтле булыуын аңлата.  

Был закон төп радиоактивлыҡ законы тип иҫәпләнә, уның бер нисә мөһим эҙемтәһе сығарылған, был эҙемтәләр араһында тарҡалыу тасуирламаһы формулировкалары  — <span>''атом йәшәүенең уртаса дауамлылығы ''һәм </span> ярымтарҡалыу мөҙҙәте<ref name="Климов">{{Китап|автор=А.Н.Климов|заглавие=Ядерная физика и ядерные реакторы|место=Москва|издательство=Энергоатомиздат|год=1985|страницы=352}}</ref><ref>{{Китап|автор=Бартоломей Г.Г., Байбаков В.Д., Алхутов М.С., Бать Г.А.|заглавие=Основы теории и методы расчета ядерных энергетических реакторов|место=Москва|издательство=Энергоатомиздат|год=1982}}</ref><ref name="Кеn">{{Китап|автор=I.R.Cameron, [[:en:University of New Brunswick|University of New Brunswick]]|заглавие=Nuclear fission reactors|место=Canada, New Brunswick|издательство=Plenum Press|год=1982}}</ref><ref name="К">{{Китап|автор=И.Камерон|заглавие=Ядерные реакторы|место=Москва|издательство=Энергоатомиздат|год=1987|страницы=320}}</ref>.

Радиоактив йәҙрә тарҡалыу константаһы күп осраҡта  тирә-яөяҡ мөхит шарттарына  (температура, баҫым, матдәнең химик составы һ.б.) бәйле түгел. Мәҫәлән, ҡаты тритий T₂ бер нисә кельвинлы температурала газ рәүешендәге тритий бүлмә температураһында йә  меңдәрсә кельвинлы температурала тарҡалған тиҙлек менән тарҡала;  T₂ молекулаһы составындағы тритий тритирланғантритийланған валин составындағы  тиҙлек менән тарҡала. Лаборатор шарттарҙа  тарҡалыу константаһының көсһөҙ генә үҙгәрештәре тик электрон эләктереү осрағына ғына хас  — лабораторияла мөмкин булған  температура һәм баҫым, шулай уҡ химик составтың үҙгәреүе йәҙрә тирәһендәге электрон болоттоң тығыҙлығын бер аҙ ғына үҙгәртергә һәләтле, был  тарҡалыу тиҙлегенең проценттың бер өлөшөнә генә кәмеүенә килтерә.  Әммә лабораторияла өлгәшеп булмаған (атомдың юғары ионлашыусанлығы,  электрондарҙың юғары тығыҙлығы, нейтриноларҙың юғары химик потенциалы, көслө магнит ҡырҙары), ләкин, әйтәйек, йондоҙҙарҙың йәҙрәләрендә тормошҡа ашҡан тарҡалыуҙың башҡа типтары шулай уҡ үҙ ихтималлығын үҙгәртергә һәләтле.  

Радиоактив тарҡалыу константаһының даимилығы төрлө тәбиғи һәм яһалма  объекттарҙың йәшен уларҙың составындағы радиоактив йәҙрәләрҙең тарҡалыуына һәм тарҡалыу продукттарының йыйылыуына ҡарап билдәләргә мөмкинлек бирә. Даталарҙы радиоизотоп аша билдәләүҙең төрлө ысулдары эшләнгән, улар объекттарҙың йәшен бер нисәнән миллиардтарса йылға тиклемге арауыҡта билдәләргә мөмкиндекмөмкинлек бирә; был ысулдар араһында иң билдәлеләре — радиоуглеродлырадиоуглерод ысулысулы,   уран-ҡурғаш ысулы,  уран-гелий ысулы, калий-аргон ысулы һәм башҡалар. 

[[Эрнест Резерфорд|Э. Резерфорд]] экспериментальэксперименттар юлюлы менән уран тоҙҙарының өс типтағы нур бүлеп сығарғанын асыҡлай  ([[1899 йыл|1899]]), был нурҙар магнит ҡырында төрлөсә ауыша: 

Бета-тарҡалыуҙың бөтә төрҙәрендә (фараз рәүешендәалдан әйтелгән, әммә әлегә асылмаған нейтриноһыҙ төрҙән башҡа) йәҙрә тарафынан нейтринонейтринолар йәки антинейтриноантинейтринолар сығарыла.

Альфа-тарҡалыу, ҡағиҙә булараҡ, масса һаны ''А'' ≥ 140 тәшкил иткән (хәйер, был ҡағиҙәгә инмәгән бер нисә осраҡ бар) ауыр йәҙрәләрҙә бара. Ауыр йәҙрәләр эсендә йәҙрә көстәренең туйыныу үҙенсәлеге иҫәбенә айырымланған  α-киҫәксәләр барлыҡҡа килә, улар ике протондан һәм ике  нейтрондан тора. Барлыҡҡа килгән α-киҫәксә йәҙрә протондарынан этәрелеүҙең кулон көстәре тәьҫиренә айырым протондарға ҡарағанда нығыраҡ бирелә.  Бер үк ваҡытта α-киҫәксә йәҙрә нуклондарына башҡа нуклондар менән сағыштырғанда көсһөҙөрәк тартыу көсөнә дусар була. Барлыҡҡа килгән альфа-киҫәксә йәҙрәнең сигендә эскә табан һуғыла, әммә уны еңеп, тышҡытышҡа сығып осоуы ла ихтимал.  

α-тарҡалыу осрағына Соддиҙың тайпылыутайпылыш ҡағиҙәһе:

β⁻-тарҡалыу өсөн Соддиҙың тайпылыутайпылыш ҡағиҙәһе:

[[Файл:Feynmann_Diagram_beta_plus_decay.svg|мини|300x300пкс|ПозитронПозитронлы тарҡалыуҙың Фейнман диаграммаһы: йәҙрә протондарының береһендә u-кварк   d-кваркҡа әүерелә һәм виртуаль W-бозон сығара, был W-бозон позитрон менән электрон  нейтриноһына тарҡала.]]

[[Файл:Feynmann_Diagram_beta_EC.svg|мини|300x300пкс|Электрон эләктереүҙең Фейнман диаграммаһы: йәҙрә протондарының береһендә u-кварк d-кваркҡа әүерелә һәм виртуаль W-бозон сығара, был W-бозон, тышлыҡтың электроны менән тәьҫир итешеп, уны электрон нейтриноғанейтриноһына әйләндерә.]]

Бета-тарҡалыуҙың башҡа типтары ла бар. Позитронлы тарҡалыуҙа (бета-плюс-тарҡалыуҙа) йәҙрә позитрон менән электронлыэлектрон нейтринонейтриноһын бүлеп сығара.  β⁺-тарҡалыу ваҡтыындаваҡытында йәҙрә заряды бер берәмеккә кәмей (йәҙрә Менделеев таблицаһының башына табан бер шаҡмаҡҡа алға шыла), йәғни йәҙрә протондарының береһе, позитрон һәм нейтрино бүлеп сығарып, нейтронға әүерелә. Позитронлы тарҡалыу   ''һәр ваҡыт ''көнәркәш процесс булып торған электрон эләктереү менән бергә бара, был процеста йәҙрә атом тышлығынан  электронды эләктереп ала һәм нейтрино бүлеп сығара, был ваҡытта йәҙрә заряды шулай уҡ бер берәмеккә бәләкәйләнә. Ләкин киреһе дөрөҫ түгел: электрон эләктергән  (ε-эләктереү) күп нуклидтар өсөн  позитронлы тарҡалыу энергия һаҡланыу законы менән тыйыла.   ε-эләктереү ваҡытында атомыңатомдың  электрон тышлыҡтарының ҡайһыһынан   (K, L, M,…) электрон эләктерелеүенә бәйле, процесс  К-эләктереү, L-эләктереү, M-эләктереү, … һ. б. тип атала; улар бөтәһе лә көнәркәш булып тора, әммә  К-эләктереү иң ихтималы һанала, сөнки йәҙрә эргәһендә К-тышлыҡ электрондарының концентрацияһытупланышы ситтәрәк торғандарҙыҡынан байтаҡҡа юғарыраҡюғары.  Электрон эләктергәндән һуң электрон тышлыҡта барлыҡҡа килгән буш урынды юғарыраҡ тышлыҡтан күскән электрон  биләй. Был процесс   каскадлы булырға мөмкин, а энергияныэнергия  рентген  фотондары һәм/йәки Оже-электрондар ярҙамында алып кителә. 

β⁺-тарҡалыу һәм электрон эләктереү өсөн Соддиҙың тайпылыутайпылыш ҡағиҙәһе:

Бета-тарҡалыуҙың бөтә типтары йәҙрәнең масса һанын һаҡлай, сөнки теләһә ниндәй бета-тарҡалыуҙа ла йәҙрәләге нуклондарҙың дөйөм һаны үҙгәрешһеҙ ҡала,  тик бер йәкийә ике  нейтрон  ғына протонапротонға әйләнә (йә киреһенсә).

{{ПримечанияИҫкәрмәләр|2}}