19.2 : Radyoaktivite Türleri

Radyonüklitler, parçacıkların veya elektromanyetik radyasyonun yayılmasıyla birlikte yavru çekirdeklere parçalanır. Temel nükleer emisyonlar arasında alfa parçacıkları, beta parçacıkları, pozitronlar, nötronlar, gama ışınları ve X ışınları bulunur. Bir alfa parçacığı, helyum-4 çekirdeğine benzeyen iki proton ve iki nötrondan oluşur.

Bu parçacıkların her birinin iki artı yükü vardır. Alfa bozunması, polonyum-210'un kurşun-206'ya dönüştürülmesi gibi atom numarasını iki ve kütle numarasını dört azaltır. Beta-eksi bozunma, bir nötronun protona dönüştürülmesiyle çekirdekten yüksek enerjili elektronların yayılmasıdır.

Yavru nükleitin ek bir protonu vardır ve atom numarası, ana çekirdekinkinden bir büyüktür. İşlem sırasında nötron sayısı bir azalır;ancak proton sayısı bir artar. Böylece kütle numarası değişmeden kalır.

Beta artı bozunması, bir protonun bir nötron haline dönüştürülmesi ve çekirdekten pozitif yüklü bir parçacık yaymasıdır. Bu parçacık bir elektronla aynı kütleye sahiptir, bu onu elektronun antiparçacığı yapar ve pozitron olarak adlandırılır. Yayılan pozitron, yavru çekirdeklerin atom sayısını birer birer azaltır.

Pozitron kısa ömürlüdür çünkü bir elektronla hızla çarpışır ve her iki parçacık da yok edilir. Enerjileri iki adet 511 keV gama ışını olarak salınır. Gama radyasyonu emisyonu, uyarılmış bir yavru çekirdek çekirdeği temel durumuna düştüğünde de meydana gelir.

Bu nedenle, kobalt-60'ın beta eksi bozunması, nükleer temel durumuna düşerken iki gama ışını yayan uyarılmış bir nikel-60 üretir. Gama bozunması sırasında kütle numarası ve atom numarası değişmez. Gama radyasyonunun emisyonu, diğer nükleer bozunma reaksiyonları ile birlikte meydana gelir.

Nötron emisyonu, bir nötronun çekirdekten fırlamasıdır. Berilyum-13'ün berilyum-12'ye bozunması gibi kendiliğinden veya gama ışınları veya parçacıkların bombardımanına tepki olarak gerçekleşebilir. Bu işlem sırasında atom numarası değişmeden kalır, oysa kütle numarası bir azalır.

Potasyum-40'ın argon-40'a dönüşümü, elektron yakalamaya bağlı enerji emisyonunu örneklendirir. Potasyum çekirdeği, atomdaki bir iç elektronu yakalar ve bir proton bir nötron haline dönüşür. Bir dış elektron, boşluğu doldurmak için iç seviyeye düşer;bu, geçişe karşılık gelen bir enerji ile X-ışınlarının emisyonu ile karakterize edilir.

Nükleer parçacıkların en kütleli olan alfa parçacıklarının penetrasyon gücü çok düşüktür, oysa gama radyasyon çoğu malzemeden geçer. Nötronlar ve beta parçacıkları, nispeten hafif malzemelerle etkili bir şekilde bloke edilebilir.