Гамма-лучи

Мария и Пьер Кюри разделили лучи, открытые Беккерелем, на три пучка: а-частицы, р-частицы и у-лучи. До сих пор мы говорили только о первых двух пучках. Гамма-лучи также играют большую роль во многих видах радиоактивного распада. У этих лучей много общего с рентгеновскими лучами. И те и другие представляют собой электромагнитные излучения. Только длина волны у у-лучей значительно короче. Насколько известно, в природе вообще нет волн более коротких, чем у-лучи.

Рентгеновские лучи возникают в атоме в результате перехода электронов с одной оболочки на другую, более глубокую. Энергия, выделяющаяся в этом процессе, проявляется внешне в виде рентгеновского излучения. У у-лучей уже не электронная, а ядерная природа. Атомное ядро, приобретя некоторый избыток энергии, приходит в возбужденное состояние. Оно стремится избавиться от излишней энергии и перейти в обычное (невозбужденное) состояние. Когда же такой переход происходит, выделяется у-квант, рождаются у-лучи. Квант - это определенное, наименьшее из возможных количество энергии.

Ядро, образовавшееся в результате а- или бета-превращения, обычно приходит в состояние возбуждения. Поэтому а- и бета-распады часто сопровождаются у-излучением. При у-излучении превращения элементов не происходит.

Гамма-квант может, еще не вылетев за пределы атома, передать свою энергию одному из электронов (такое явление в науке называется внутренней кон-версий). Электрон, поглотивший у-квант, вылетает из атома, а на его место переходит электрон с другой оболочки. При переходе электронов с оболочки на оболочку появляются рентгеновские лучи.

Мы уже говорили о ядрах-родственниках - изотопах. У изотопов какого-либо элемента одинаковое количество протонов и различное количество нейтронов. Исследование у-лучей позволило ученым обнаружить в мире атомов и другие родственные группы: изобары и изомеры (рис. 12).

Рис. 12. Примеры изотопов (число протонов одинаково, число нейтронов различно), изобаров (число протонов и нейтронов различно одинаковы их суммы) и изомеров (число протонов и нейтронов одинаково, различны энергии ядер).

Изобары принадлежат разным элементам, но имеют одинаковые массовые числа, одну и ту же сумму протонов и нейтронов, хотя количества протонов у них различны. Например, изотопы бериллий-10 и бор-10 - изобары.

Изомеры на первый взгляд ничем не различаются, у них равны не только суммы, но и в отдельности числа протонов и нейтронов. Но способность к радиоактивности у них различна. Ядро у одного изомера распадается быстрее, чем у другого. Это объ-ясняется тем, что их ядра находятся в различных энергетических состояниях: одно возбуждено, другое - нет. Так, например, у протактиния-234 два изомера. Возбужденное ядро одного из них распадается с периодом полураспада 1,18 мин, а невозбужденное ядро другого распадается наполовину за 6,7 ч. Возбужденное ядро переходит в невозбужденное состояние, испуская у-лучи. Сейчас ученым известно более 200 изомерных пар.

перейти к началу страницы