放射性

　　不穩定核素自發放出粒子或γ輻射，或在軌道電子俘獲後放出X輻射，或自發裂變的性質。放射性核素放出輻射後變為其他核素或同一種核素的不同能態，這種變化稱為放射性衰變，簡稱衰變。放射性現象首先是法國物理學傢H.貝可勒爾於1896年發現的。在此之前也有人觀察到放射性的一些效應，但未能闡明。

　　發現簡史　1895年德國科學傢W.K.倫琴發現瞭 X射線。當初它是由真空管中高能量的陰極射線撞擊擊玻璃管壁而產生的。X射線管中產生射線時，在玻璃管壁上總是伴隨有熒光。X射線能穿過一定厚度的物質，能使感光材料感光，也能使空氣電離。為瞭要說明X射線與熒光的因果關系，貝可勒爾起初認為，X射線可能是由熒光物質放出的。於是他對幾十種熒光物質進行試驗，果然發現一種熒光物質──硫酸鈾酰鉀復鹽──能放出”X射線”。實驗的方法是將用黑紙包嚴的感光材料放在陽光照射的鈾鹽之下，這時鈾鹽產生很強的熒光並使感光材料感光。因為熒光本身不能使包有黑紙的感光材料感光，所以認為感光是由“X射線”引起的。在繼續實驗期間，接連遇到陰天，實驗者隻能停止實驗，隨便地將鈾鹽和包嚴的感光材料一起放置在實驗桌的暗處。幾天以後，貝可勒爾擔心鈾鹽可能受到其他光源的照射而產生熒光，於是將包嚴的感光材料進行顯影，發現材料已經顯著感光。重復這種黑暗條件下存放的實驗，確證材料的感光隻與鈾鹽本身的性質有關，而與有無熒光無關。進一步研究證明，鈾鹽放出的是另一種新型射線，而且凡是含鈾的物質都放出這種射線，因此稱它為鈾光或貝可勒爾射線。接著發現元素釷、釙和鐳也放出這種射線。M.居裡建議把物質的這種特征性質稱為放射性。這個詞來源於拉丁文radio（輻射或射線）和activus（能動性）。

　　放射性核素的特征　放射性核素的標志除瞭一般核素的標志原子序數Z和質量數A以外，還有放射性衰變類型、半衰期、激發態以及輻射的能量等標志。放射性核素最常見的衰變類型是α衰變和β^-衰變，即由原子核中自發放出氦原子核和電子的衰變。隨著核物理研究的深入，不斷發現一些稀有的衰變類型。現在實驗技術水平能夠進行研究的放射性核素半衰期范圍為10^-12秒～10¹⁵年。處於激發態的原子核如果放出光子，則所放出光子的能量約為1×10⁴～7×10⁶電子伏；放出電子的最大能量為1.76×10⁴～1.34×10⁷電子伏；放出正電子的最大能量為5×10⁵～1.6×10⁷電子伏；放出 α粒子的能量為4×10⁶～8.7×10⁶電子伏。

　　放射性核素和穩定核素的分界線　隨著輻射探測技術的進步，有些壽命特別長或者衰變特別慢的、原來認為穩定的核素，現在證明是放射性的。在輻射探測器中總是存在著某些本底信號，當研究的核素放出的輻射所產生的信號十分微弱時，由於本底信號嚴重幹擾，不能探測到這些微弱信號，於是便認為這種核素是穩定的。按現在的測量水平，“放射性”核素的半衰期大於10¹⁵年時，就當做穩定核素。從理論計算預言某些核素的壽命則不限，如有人預言質子也是不穩定的，半衰期（年）的量級為10³¹左右。

　　放射性核素衰變和核反應中復合核轉變的區別　衰變是自發進行的，核反應是依靠外力產生的。但是，如果把轟擊粒子與靶核生成復合核的時刻當做起點，則復合核的變化(大約經歷10^-14～10^-13秒完成)也可以看做自發變化，這樣將與放射性衰變相混淆。為瞭區別這兩種過程，通常把放射性核素的最短壽命限制為10^-12秒。如果相繼衰變中存在壽命短於10^-12秒的情況，則可認為核素以放出幾種粒子的類型進行衰變。

　　放射性在工業、農業和醫療等方面有重要的用途(見放射性核素的應用)。人類或其他生物受到過量的放射性輻照時，可能引起放射病，必須註意放射性防護。

　　

參考書目

　S.Glasstone，Sourcebook on Atomic Energy，2nd ed.，Van Nostrand，New York，1958.