* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки

731 РАДИОАКТИВНОСТЬ л и ч н ы х /?-лучей в е л и ч и н а этого с л о я 0 , 0 0 1 — 0 , 0 5 см а л ю м и н и я . Н а и б о л е е ж е с т к и е /3-лучи R a C п о г л о щ а ю т с я п о л н о с т ь ю д в у м я мм с в и н ц а , у-лучи п о с в о е й п р и р о д е с о в е р ш е н ­ н о а н а л о г и ч н ы рентгеновым л у ч а м и ха­ р а к т е р и з у ю т с я длиной волны Ю —Ю см. П о г л о щ е н и е у-лучей с о п р о в о ж д а е т с я рас­ с е я н и е м и п о я в л е н и е м в т о р и ч н ы х /?- и у-лучей. П р и б л и ж е н н о поглощение выражается простым показательным з а к о н о м I=I e~ , причем в п е р в о м приближении удовлетво­ р я е т с я с о о т н о ш е н и е ^ = C o n s f , где Q—щлот9 1 1 /iX 0 ность поглощающего вещества. Величина и д л я у-лучей р а з л и ч н ы х р а д и о э л е м е н т о в к о ­ леблется от 1 0 0 0 до 0 , 1 2 , ч е м у с о о т в е т с т ­ вует т о л щ и н а с л о я Р Ь , п о г л о щ а ю щ е г о л у ч и н а п о л о в и н у , 1 0 " — 5 , 5 см. 4 Т е о р и я р а д и о а к т и в н о г о р а с п а д а . Д л я о б ъ я с н е н и я радиоактивных явлений Г ё з е р ф о р д и Содди предложили в 1902 г. теорию атомного р а с ­ пада, полностью подтвержденную дальнейшими э к с ­ периментами. Атомы радиоактивных элементов яв­ л я ю т с я неустойчивыми о б р а з о в а н и я м и и подвержены с а м о п р о и з в о л ь н о м у р а с п а д у , подчиненному з а к о н у случайности. П р и этом о с в о б о ж д а е т с я в н у т р и а т о м н а я э н е р г и я в виде излучений, атом ж е претерпевает п р е ­ в р а щ е н и е , п е р е х о д я в другой х и м и ч . элемент с с о ­ вершенно иными свойствами, н а п р . металл R a прев­ ращается в RaEin—инертный газ. Основной закон р а д и о а к т и в н о г о р а с п а д а ф о р м у л и р у е т с я след. о б р . : количество вещества AJV, р а с п а д а ю щ е г о с я в элемент времени At, п р о п о р ц и о н а л ь н о наличному его количе­ ству N и п р о м е ж у т к у времени At, т. е. AN=-ANAt, или Nt=N e~ , где JV —начальное количество, Nf— количество для момента i . К о э ф . п р о п о р ц и о н а л ь н о с т и /• носит н а з в а н и е р а д и о а к т и в н о й п о с т о я нн о й , или к о н с т а н т ы р а с п а д а радиоэлемен­ та. Б о л е е наглядно каждый радиоэлемент х а р а к т е ­ р и з у е т с я периодом п о л у р а с п а д а , т. е. п р о м е ж у т к о м времени, в течение к-рого начальное количество его уменьшается н а п о л о в и н у , или ж е средней п р о д о л ­ жительностью ж и з н и т. П е р и о д п о л у р а с п а д а Т, сред­ н я я продолжительность ж и з н и т и р а д и о а к т и в н а я . п о с т о я н н а я X с в я з а н ы между с о б о й след. о б р . : Г = ; t Q 0 тате фотоэффекта, вызываемого у-излучением я д р а в электронных о б о л о ч к а х атома, с другой стороны, 0-частички, вылетающие из я д р а , обладают с к о р о с т я ­ ми самых различных значений (непрерывный магнит­ ный спектр у-лучей). Ч а с т о з а а-превращением в р я д у р а с п а д а следуют два ^-превращения, что ю ж н о истол­ ковать н а р у ш е н и е м устойчивости электронных у р о в ­ ней в я д р е п р и уменьшении числа «-частиц. Энерге­ тические в з а и м о о т н о ш е н и я в я д р е , связанные с ^-из­ лучением, представляются еще не вполне ясными. П р и р а с п а д е радиоактивного атома получается б . ч . т а к ж е радиоактивный элемент. Т . о . о б р а з у ю т с я р я д ы . р а с п а д а , или р а д и о а к т и в н ы е семейст*в а, последовательно п р е в р а щ а ю щ и х с я радиоэлемен­ тов. З а к о н радиоактивного р а с п а д а дает в о з м о ж н о с т ь рассчитать количество любого из членов р я д а для к а ж д о г о момента времени п р и заданных начальных у с л о в и я х . Н а п р а к т и к е важнее всего следующие слу­ ч а и . 1) Р а с п а д отдельного радиоэлемента, напримерR a E m ; количество радиоэлемента в любой момент вы­ р а з и т с я так: Nt=N e~*-t, начальное количество (при t — 0). 2) О б р а з о в а н и е из радиоэлемента с весьма боль­ ш о й продолжительностью ж и з н и (количество к-рогоз а рассматриваемый п р о м е ж у т о к времени практиче­ с к и не изменяется), н а п р . о б р а з о в а н и е U X (период п о л у р а с п а д а 24 дня) из U (период п о л у р а с п а д а 10»лет). В этом случае количество атомов о б р а з у ю щ е г о с я эле­ мента Л&а для момента ? выразится через число атомовматеринского элемента iV и соответствующие к о н ­ станты р а с п а д а так: 0 x 3) Случай радиоактивного р а в н о в е с и я , когда с о х р а ­ няется п о с т о я н н о е отношение чисел атомов последо­ вательных элементов в р я д у р а с п а д а . В этом с л у ч а е с о б л ю д а ю т с я р а в е н с т в а : NiX=N X = • •• = -Wft^b если рассматриваемый р я д с о д е р ж и т к элементов (фиг. 3, 2 2 и* У 60 1 г— = 0,6931т = 0,6931 ~. - ; Д л я различных радиоэлементов ь А = 1,3- ) 0 ? - М 0 и с к . , соответственно Х = 5 , 2 - 1 0 " с к . ( l , 6 5 - 1 0 i o лет)ч-1о-и с к . М е ж д у А и величиной п р о ­ бега а-лучей R существует найденное эмпирически о * в i2 ie го гь гв Гейгером и Н у т а л л о м соотношение lg Л = .4 + В g R, Время в дич& где А и В—константы. Графическое изображение за­ Ф и г . 3. к о н а Гейгера и Н у т а л л а дает для трех радиоактипных семейств U — R a , T h и А с три параллельные п р я м ы е . Этим з.яконом п р и х о д и т с я пользоваться между А—нарастание и В—распадение T h X ) . Превращение прочим для определения радиоактивных констант | радиоэлементов всегда с о п р о в о ж д а е т с я а - или 0-изб ы с т р о р а с п а д а ю щ и х с я веществ. j лучением. Неизвестно ни одного с л у ч а я , когда радио­ активное п р е в р а щ е н и е с о п р о в о ж д а л о с ь бы только од­ Явления радиоактивного распада, сопровождаемо­ ним у-излучением. го вылетом из я д р а атома а- и 0-частиц, дали первое доказательство с л о ж н о г о с т р о е н и я атомного я д р а , з а ­ И з у ч е н и е радиоактивных превращений привело к л ю ч а ю щ е г о в качестве с т р у к т у р н ы х элементов элек­ к открытию большого числа новых элементов. П р и т р о н ы , протоны и я д р а Н е . З а к о н о м е р н о с т и , н а б л ю ­ попытках разместить радиоэлементы в периодич. си­ даемые в распределении длин волн у-лучей и с к о р о ­ стеме возникли затруднения, т. к. число свободных стей Р- и а-частиц, у к а з ы в а ю т н а существование в яд­ мест о к а з а л о с ь недостаточным. Эти затруднения уда­ р е устойчивых с о с т о я н и й , соответствующих определен­ лось преодолеть в результате изучения химических ным у р о в н я м э н е р г и и , у-излучения повидимому с в я ­ особенностей радиоэлементов. Болтвуд, открывший в заны с внутриядерными переходами а-частиц с одно­ 1906 г. новый радиоактивный элемент и о н и й , п о к а ­ го у р о в н я энергии н а д р у г о й , причем длина волны з а л , что его химич. свойства совершенно совпадают у-луча определяется из квантовых с о о т н о ш е н и й . П р и с о свойствами элемента т о р и я . Далее п о д о б н а я х и ­ радиоактивном п р е в р а щ е н и и , с о п р о в о ж д а е м о м выле­ мич. идентичность была о б н а р у ж е н а у р я д а р а д и о ­ том а-частицы из я д р а , о н а д о л ж н а пройти через у р о ­ элементов ( R a и M s T h , P b , R a B , T h B , А с В и д р . ) , вень потенциальной э н е р г и и , значительно п р е в ы ш а ю ­ и в 1910 г. Содди высказал мысль, что эти элементы щий собственную энергию частички, к-рой о н а обла­ обладают принципиально одинаковыми свойствами, дает в я д р е . С точки з р е н и я к л а с с и ч . теории невозмо­ и их разделение методами химии н е в о з м о ж н о . Г р у п п а ж н о объяснить вылет а-частички из я д р а через этот таких неразличимых химически элементов называет­ «потенциальный б а р ь е р » . Т е о р и и радиоактивного р а с ­ с я по предложению Ф а я н с а п л е я д о й , а сами эле­ пада, основанные н а п р и н ц и п а х волновой м е х а н и к и , менты по предложению Содди и з о т о п а м и , т . к . описывают движение а-частиц п р и п о м о щ и волновой они занимают одно и то же место в периодич. системе. ф у н к ц и и , причем а-излучение является результатом Тогда ж е Содди п р е д п о л о ж и л , что и нерадиоактивные постепенного п р о н и к н о в е н и я в о л н о в о й ф у н к ц и и че­ элементы могут я в л я т ь с я смесью принципиально н е ­ рез вышеупомянутый потенциальный б а р ь е р . П р и разделимых элементов р а з н о г о ат. в., чем и о б ъ я с н я ­ этом м о ж н о найти теоретическое в ы р а ж е н и е для с в я з и ю т с я дробные з н а ч е н и я ат. в. большинства элементов. с к о р о с т и а-частиц с константой р а с п а д а атома, удов­ Эта идея Содди н а ш л а себе блестящее подтверждение летворяющее опытным данным. П р и н и м а я , что а-ча­ в р а б о т а х А с т о н а , открывшего методом положитель­ стички в я д р е атома обладают той ж е величиной э н е р ­ ных лучей изотопы обычных элементов. П о н я т и е и з о ­ гии, с к а к о й они покидают я д р о п р и р а с п а д е , мы потопии позволило разместить все радиоэлементы в п е ­ 01учаем и с х о д н у ю величину для оценки абсолютных р и о д и ч . системе. О н и обнимают 10 плеяд, р а с п о л о ­ значений у р о в н е й энергии в ядре атома. Эти величи­ женных в двух последних р я д а х периодич. системы ны п о р я д к а 1 0 V (в о б о з н а ч е н и я х атомной ф и з и к и ) , (фиг. 4). Х а р а к т е р н ы м и элементами, или д о м и н а н ­ ^-излучения радиоактивных элементов о б р а з у ю т , с од­ т а м и , плеяды радиоактивных изотопов с л у ж а т эле­ ной с т о р о н ы , группы электронов определенных с к о ­ менты с наибольшей продолжительностью ж и з н и , ростей, по всей вероятности п о я в л я ю щ и х с я в резуль­ или устойчивые элементы. П р и этом пять из н и х : R a , &г I 1 6