مواد رادیواکتیو از اتم های ناپایداری تشکیل شده اند که  به طور متوالی تجزیه شده و انرژی سطح بالایی به نام تابش رادیواکتیو را آزاد می کنند. این اتم ها نهایتا عناصر جدیدی را تشکیل می دهند. طی این تجزیه و واپاشی، ذرات یا اشعه هایی از اتم ها ساتع می شود که سه نوع اند: ذرات آلفا ، ذرات بتا ، و پرتوهای گاما.

اطلاعات اولیه:

• پرتو آلفا (دو پروتون و دو نوترون): جرم چهار واحد اتمی (a.m.u) و بارالکتریکی مثبت.
•  در پرتو بتا (الکترون های سریع): جرم ناچیز و بارالکتریکی منفی یک.
• پرتو گاما (موج الکترومغناطیسی): بدون جرم و بدون بار (مثلا انرژی خالص).

تاریخچه:

حدود اواخر قرن نوزدهم اکثر دانشمندان بر این عقیده بودند که تمام مسائل عمده فیزیک  به غیر از چند مورد جزئی که برای قطعیت دادن به برخی نظریه های ضروری بود، حل شده است. 

در سال 1895 ، رنتگن اشعه ایکس را کشف کرد. این اشعه نخست در معاینات پزشکی به کار رفت و بعدها برای بررسی ساختمان اساسی مواد مورد استفاده قرار گرفت.

چند ماه بعد ماری کوری این پدیده جدید را رادیو اکتیو نامید. او و همسرش پیر کوری علاوه بر این ، پولونیم (po ، فلز ضعیف) و رادیم (Ra ، فلز قلیایی خاکی قوی) را کشف کردند. ماری کوری نخستین کسی بود که از اصطلاح «رادیواکتیو» برای موادی که فعالیت الکترومغناطیسی قابل توجه دارند، استفاده کرد. خاصیت رادیواکتیویته این دو عنصر جدید از اورانیم بیش تر بود.

سیر تحولی و رشد:

ماری کوری تحقیق خود را با جستجو در کاربردهای پزشکی رادیواکتیو ادامه داد. و قدرت تشعشع ترکیبات اورانیم را اندازه گرفت و تحقیق خود را به عناصر دیگر از جمله توریوم ، گسترش داد.

ماری و پیر کوری همراه با فیزیک دان فرانسوی هنری بکرل (1908-1852 میلادی) مدل دیوی انجمن سلطنتی انگلستان و جایزه نوبل  فیزیک را برای کشف رادیواکتیو دریافت دریافت کردند.

پیر کوری کشف کرد که

برای همین نیز در سال 1910 میلادی در کنفرانس بروکسل در مورد رادیواکتیویته ، واحد رادیواکتیویته به افتخار او کوری نامیده شد. در مورد کشف رادیواکتیویته توسط هانری بکرل باید بگوییم که در سال 1896 میلادی ، بکرل در جستجوی شواهدی بود که ثابت کند مواد شیمیایی که نور طبیعی فلوئورسان دارند، از خود پرتو ساطع می کنند.

او یک نمونه سولفات پتاسیم اورانیم را برداشت و آن را همراه با یک صفحه عکاسی در کاغذ سیاه پیچید. از آن جا که روزی ابری بود. نمونه بکرل خاصیت فلوئورسانی را از خود نشان نمی داد. او آن را درکشویی در آزمایشگاه خود گذاشت و به آزمایش های خود در مورد لامپ های اشعه کاتدی ادامه داد.

چند روز بعد، دریافت که نمونه تصویری را بر روی صفحه عکاسی ایجاد کرده است. این نشان می داد که ماده مذکور شکلی از تشعشع را که بعدا ماری کوری آن را رادیواکتیویته نامید، از خود ساطع کرده است. 1922 میلادی نیلز بور نظریه طیف های ساختار اتمی را منتشر کرد و در 1927 میلادی اصل مکمل بودن را تنظیم می کند که رفتار پیچیده رادیواکتیویته را توصیف می کند.

ارنست رادرفورد فیزیکدان بریتانی نیوزلندی الاصل (1871-1937) بر روی رادیواکتیویته و ماهیت ذرات آلفا (دارای بار مثبت) تحقیق کرد و متوجه شد که بار مثبت اتم در مرکز آن و در هسته ای ریز و متراکم متمرکز است. در سال 1930 میلادی رادرفورد تشعشعات مواد رادیواکتیو را منتشر کرد.

تابش های رادیواکتیو:

چنان که گفته شد سه نوع تابش رادیواکتیو وجود دارد که ذرات آلفا از چهار ذره اتمی، یعنی دو پروتون و دو نوترون تشکیل می شوند. این ذرات ضعیف ترین نوع تابش رادیواکتیو هستند، بار الکتریکی مثبت دارند و  مسیر آن ها را می توان با صفحه کاغذ مسدود کرد.  

ذرات بتا قدرتمندتر از ذرات آلفا هستند و از ذرات اتمی که الکترون نامیده می شوند و بار منفی دارند، تشکیل می شوند. این ذرات از کاغذ عبور می کنند ولی ورقی از آلومینیوم می تواند مسیر آن ها را مسدود کند.

پرتوهای گاما از همه قدرتمند ترند. آن ها امواج الکترومغناطیسی اند و فاقد بارالکتریکی اند. این ذرات به قدری پر قدرت اند که  فقط لایه ضخیمی از سرب آن ها را متوقف می کند.

منبع خوب ذرات آلفا، واپاشی آلفا اتم های سنگین (اتم هایی با وزن اتمی بیش تر از 106u)  است. وقتی اتمی در واپاشی آلفا ذرات آلفا از خود تابش می کند، عدد جرمی  اتم به علت 4 هسته در ذرات آلفا 4 تا کاهش پیدا می کند.

عدد اتمی این اتم در این واپاشی به علت از دست دادن دو پروتون، دو تا کاهش می یابد. بنابراین در این واپاشی یک عنصر جدید به دست می آید. برای مثال در یک تبدیل هسته ای، هنگامی که اورانیوم به توریوم  یا رادیوم به رادون تبدیل می شود، واپاشی آلفا رخ می دهد.

 

ذرات بتا الکترون ها یا پوزیترون های پر انرژی و پر سرعتی اند که از هسته های رادیواکتیو خاصی مانند پتاسیم - 40 نشر می شوند. دو نوع واپاشی بتا وجود دارد: β⁻ و β⁺ . در واپاشی β⁻ الکترون نشر می شود و در واپاشی β⁺ پوزیترون آزاد می شود:

 

 

اشعه گاما مانند نور مرئی، اشعه ایکس و یا امواج رادیویی، جزو امواج الکترومغناطیسی است با این تفاوت که پر انرژی تر از این امواج است.