[科普向]“超不可怕的”放射性!

请注意,本文编写于 137 天前,最后修改于 129 天前,其中某些信息可能已经过时。

什么是放射性

放射性指的是一些“不稳定”的原子核想要变得“稳定”,通过自发的分裂和衰变,不停地发出放射线和能量的过程。
这种自发性就好像山涧瀑布会自动落入平原的河流中,汹涌地奔腾后归于平静地感觉。
我们知道宇宙中的万事万物都是由原子构成分子,分子再组合形成更高维度上的结构。
原子虽然是一种元素的最小单位,但是原子这种小颗粒,是由更细小的颗粒组成的 —— 构成核心的“原子核”和外围绕着原子核不停运动的“核外电子”。

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这张图展示的是一个氦原子,可以看到,氦原子的原子核由两个中子(橙色颗粒)和两个质子(绿色颗粒)构成,外围还有两个沿着特定轨道运动的电子(黄色颗粒),保证整个原子的电中性和稳定性。

放射线的类型及其产生方式

放射性无处不在!
走在马路上的你,会同时接受来自头顶宇宙射线、脚底地壳中的放射性甚至是你自己体内元素的放射性。当你从口袋里掏出一根香蕉的时候,殊不知香蕉里也具有放射性元素!然而,就好像少量的肥宅快乐水会带给我们快乐,而大量的肥宅快乐水会带来毁灭性的发胖打击一样,这些放射性的强度如此之低,低到并不会对你的身体带来危害和损伤。
接下来是更加深奥一点同时也很有趣的内容:

放射线的类型

原子核衰变过程中发射出来的放射线具有五种不同的类型:

  • α射线:大约以光速的5%的速度运动的氦原子核(就是我上图展示的四个颗粒的内部部分),具有大约4~8兆电子伏特的能量。(一兆 = 100万,而我们可爱的皮卡丘的绝招,也才10万电子伏特)
  • β射线:大约以光速的90%速度运动的电子,具有几十万至2兆电子伏特的能量。
  • γ射线:以光速传播的光(电磁波),具有几十万至2兆电子伏特的能量。
  • X射线:以光速传播的光(电磁波),具有几千到几十万电子伏特的能量。
  • 中子射线:大约以光速的5%速度运动的中子,具有几兆电子伏特的能量。
    其实这些放射线没有那么可怕!有些甚至于一张薄薄的纸就可以挡住它们!

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放射线的产生方式

为什么有些原子核能产生放射线呢?
因为这些原子核不是正常稳定的原子核,通常是具有过多的质子数、过多的中子数、甚至是质子数和中子数都过多,使得这些原子核处于非常不稳定的高能量状态,想要像瀑布落入和河流归于平静,便需要这些离子相互之前发生转化,甚至是释放出来。

α射线的产生

已知α射线是2个中子加上2个质子形成的原子核球团,那么其产生的原因便非常好理解——当原子核内中子数与质子数都过多时,会释放出氦核。比如说镅241(95个质子,146个中子)这种元素,便会释放出2个质子+2个中子的氦核,由于质子数减少,元素也会发生变化,镅241会转变为镎237(92个质子,144个中子)

β射线的产生

已知β射线是电子球,而电子又分正电子和负电子,因此β射线又两种类型。

  • 当原子核内中子数量过多时,中子可能会通过变为质子的方式来减少其数量,中性的小颗粒中子是正+负的结果,变为电荷的质子后,会释放出一个电子,这就是负的β射线的产生方式。由于质子数增加,元素本身也会发生变化。
  • 当原子核内质子数量过多时,质子会通过变为中子的方式来减少其数量,在它变为中子的时候,释放出一个电子,这便是正的β射线的产生方式。由于此时质子数量减少,元素本身也会发生变化。

X射线的产生

X射线其实是一种光,不是粒子。产生X射线的方式还是因为原子核里质子数量过多,为了保持稳定,质子会去抓捕过来身边飞来飞去的电子,由正+负的方式变为中子。此时靠近原子核内部的轨道缺少了电子,而更加远离原子核轨道的电子会跳到内部的轨道上替代这个被质子抓走的电子的位置。在这个飞跃的过程中,会释放出X射线来。

γ射线的产生

γ射线的产生不是粒子数量的变化,而是正常粒子数量的原子核不知咋地太激动,身边能量超高。于是当它被安抚下来,能量释放走地时候,便产生了γ射线。

中子射线的产生

顾名思义,中子射线是中子!这些中子的产生是一个不太稳定的大原子核(同时有好多质子和好多中子)裂开,变成了两个小原子核的时候,会释放出一些多余的中子。比如锎252(98个质子,154个质子)自己突然不开心就裂开,裂成两个小团子的时候,多余的中子射线就放出来了~

放射线的作用

放射线在多种地方都有超棒的用途,
比如说,可以通过碳14定年法来测定古生物究竟生活在哪个年代,因为科学家已经知道生物体内碳14的个数每5730年减少一半。我们通过测定死亡动物遗骸体内的碳14个数,再与活着的动物体内碳14的个数发生对比,就可以推断出它的死亡时间。
再比如说,放射线同位素可以用来切开特定的癌细胞的DNA用来治疗癌症。比如将放射性元素At藏在嗜铬细胞瘤可以识别并吞噬的甲肾上腺素类似物的内部,在嗜铬细胞瘤吃掉该类似物的时候,可以通过放射出的α射线切断瘤细胞的DNA。
当然还有我们最熟悉的核能发电,放射性同位素原子核裂变释放热能,转化为机械能,再转化为动能的过程。

Comments

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已有 6 条评论

我是被封面吸引过来的( ๑´•ω•) "(ㆆᴗㆆ)

Aoi Aoi 回复 @BigCoke

有谁会不喜欢宝可梦呢!

Aoi Aoi 回复 @hh

我也超级想你!

好多用途好棒呀!

Aoi Aoi 回复 @hh

嘻嘻嘻嘻

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