رادیواکتیویته فرایندی است که در آن هسته‌های اتمی ناپایدار، ذرات زیراتمی منتشر می‌کنند. این پدیده در عناصر سنگین مانند اورانیوم مشاهده می‌شود. هنری بکرل یک شیمیدان فرانسوی بود که سیاه شدن یک صفحه عکاسی را به واسطه‌ی نمک‌های اورانیوم هنگام قرار گیری در تاریکی مشاهده کرد. به افتخار این دانشمند واحد بکرل برای رادیو اکتیویته استفاده شد.
 
هسته اتمی ناپایدار به صورت خود به خودی به منظور تشکیل هسته پایدار تجزیه می‌شود. این تجزیه هسته ناپایدار عناصر سنگین، به عنوان رادیواکتیویته شناخته می‌شود. فرایند تجزیه منجر به انتشار انواع مختلفی از ذرات می‌شود که از خود انرژی منتشر می‌کنند. هسته اتم‌های ناپایدار به دلیل ناپایداری خود می‌شکنند. شکستن آن‌ها به عنوان فروپاشی شناخته می‌شود. این پدیده منجر به تشکیل هسته پایدار همراه با تابش انرژی می‌گردد. شکافت هسته‌ای نیز می‌تواند منجر به رادیواکتیویته گردد. شکافت در یک رآکتور هسته‌ای شروع شده و هنگامی‌که هسته سنگین تجزیه می‌شود، انرژی آزاد می‌گردد. هسته اتمی که خواهان تجزیه جهت تشکیل اتم‌های پایدار و انتشار انرژی می‌باشد، عنصر رادیواکتیو نامیده می‌شود.
 
عناصر رادیواکتیوی مانند اورانیوم، پتاسیم و توریم و نیز ایزوتوپ‌های عناصری مانند کربن، بیسموت و استرونتیوم‌ به منظور تشکیل اتم‌های سبک‌تر فرو می‌پاشند. انرژی‌ای که در طول این فرایند آزاد می‌شود در تشکیل ذرات با حرکت سریع و امواج با انرژی بالا استفاده می‌شود. رادیواکتیویته یک فرایند تصادفی است. زمان صرف شده برای فروپاشی نیمی از هسته اتم‌های عناصر رادیواکتیو به عنوان نیمه عمر عنصر شناخته می‌شود. مقادیر دیگر مربوط به اندازه گیری فروپاشی رادیواکتیو، میانگین عمر و ثابت فروپاشی می‌باشد. میانگین عمر، زمان متوسط یک ذره رادیواکتیو، هنگامی‌که ثابت فروپاشی در حالت معکوس میانگین عمر است، می‌باشد. نیمه عمر، ثابت فروپاشی و میانگین عمر ثابت‌هایی مرتبط با عناصر رادیواکتیو می‌باشند. مقادیر متغیر با زمان مرتبط با رادیواکتیویته، فعالیت کل، تعداد ذرات و فعالیت ویژه می‌باشد. فعالیت کل، تعداد فروپاشی‌های یک شیء در هر ثانیه می‌باشد، در حالی‌که فعالیت ویژه یک عنصر، تعداد فروپاشی‌ها در هر ثانیه در مقدار واحد جرم ماده می‌باشد. تعداد ذرات، اندازه گیری تعداد کل ذرات در یک نمونه رادیواکتیو خاص می‌باشد.
 

سه نوع اصلی رادیواکتیویته طبیعی یعنی آلفا، بتا و گاما وجود دارد

تابش آلفا شامل جریانی از ذرات باردار مثبت است که در واقع هسته هلیوم دارند و دارای جرم اتمی چهار و بار هسته دو می‌باشند. هنگامی‌که هسته رادیواکتیو یک ذره آلفا از خود ساطع می‌کند، عدد جرمی هسته تا چهار واحد و عدد اتمی تا دو واحد کاهش می‌یابد.
 
انتشار اشعه‌های بتا از هسته رادیواکتیو منجر به افزایش یک واحدی عدد اتمی عنصر می‌گردد. با این‌حال، عدد جرمی آن عنصر بدون تغییر باقی می‌ماند. تابش بتا، انتشار جریان الکترون‌ها می‌باشد. بنابراین، یک ذره بتا در واقع یک الکترون می‌باشد.
 
اشعه‌های گاما فوتون‌هایی با طول موج کوتاه هستند و حامل انرژی بالایی می‌باشند. یک اشعه گاما منتشر شده از هسته‌های اتمی، نه عدد اتمی و نه جرم اتمی عنصر را تغییر می‌دهد. انتشار اشعه‌های گاما اغلب همراه با تابش‌های آلفا و بتا می‌باشد. در تابش گاما، هسته ناپایدار به یک هسته با حالت انرژی پایدارتر و پایین‌تر تبدیل می‌شود.
 

کاربردهای رادیواکتیویته

رادیوایزوتوپ‌ها در ردیاب‌ها کاربرد دارند. ردیاب‌ها، عناصر رادیواکتیوی هستند که به منظور دنبال کردن چرخه‌هایی از واکنش دهنده‌های موجود در واکنش شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این عناصر به منظور یافتن دوره‌ی خود در یک واکنش شیمیایی ردیابی می‌شوند. ردیاب‌ها در زمینه‌ی پزشکی و همچنین در زمینه مطالعه گیاهان وحیوانات کاربرد دارند. برای مثال، فلز ید به منظور مطالعه‌ی عملکرد غده تیروئید مورد استفاده قرار می‌گیرد.
 
ایستگاه‌های نیروگاه هسته‌ای معمولاً از اتم‌های اورانیوم به عنوان سوخت جهت تولید انرژی استفاده می‌کنند. گرمای آزاد شده در طول فرایند شکافت هسته‌ای جهت تولید جریان استفاده می‌شود که این جریان نیز به نوبه خود به منظور تولید انرژی الکتریکی برای توربین‌ها استفاده می‌شود.
 
برای ضدعفونی مواد غذایی و وسایل پزشکی از فرایند رادیواکتیویته استفاده می‌شود. با قرار دادن ابزارها و مواد غذایی در معرض تابش‌های متمرکز، میکروارگانیزم‌های ایجاد کننده‌ی آلودگی‌ها کشته می‌شوند. رادیواکتیویته می‌تواند در آزمایش و بررسی مواد نیز استفاده شود.
 
رادیواکتیویته یک فرم انتقال ناپایدار به حالت ناپایدار پایدار می‌باشد. اثبات شده که در صورتی‌که واکنش‌های رادیواکتیو به خوبی کنترل نشود، می‌تواند خطراتی را به همراه داشته باشد. اما رادیواکتیویته کنترل شده برای بشر مفید است.
 

معنای واقعی فروپاشی رادیواکتیویته

همان طور که گفته شد پدیده‌ی رادیواکتیویته در عناصر سنگین مانند اورانیوم مشاهده می‌شود و این دانشمندی فرانسوی به نام هنری بکرل بود که اولین بار فروپاشی عناصر رادیواکتیو را مشاهده کرد. نیمه عمر عنصر رادیواکتیو، زمان مورد نیاز برای فروپاشی یک عنصر به نیمی از مقدار اصلی آن می‌باشد. رادیواکتیویته فرایندی است که در آن هسته‌های اتمی ناپایدار، ذرات زیراتمی منتشر می‌کنند. پس، نیمه عمر، دوره زمانی‌ای است که در طول آن نیمی از اتم‌های عنصری رادیواکتیو تحت فرایند هسته‌ای به یک عنصر سبک‌تر کاهش می‌یابد.
 

فرایند فروپاشی رادیواکتیو

این فرایند یک پدیده‌ی خود به خودی و برگشت ناپذیر می‌باشد. در فروپاشی، یک عنصر توسط تغییر تعداد پروتون‌های موجود در هسته عنصر به عنصر دیگری تبدیل می‌شود. به یاد داشته باشید که تعداد پروتون‌های یک اتم میزان فروپاشی را تعیین می‌کند. اتم‌هایی که در فرایند فروپاشی رادیواکتیو نقش دارند، ایزوتوپ نام دارند. عمدتاً سه نوع تابش شامل تابش آلفا، بتا و گاما وجود دارد.
 
فرایند فروپاشی آلفا هنگامی رخ می‌دهد ‌که هسته یک عنصر دارای تعداد بسیار زیادی پروتون باشد. فروپاشی به دلیل نیروی دافعه‌ی بیش از حد پروتون‌ها رخ می‌دهد. انتشار یک هسته هلیوم میزان دافعه را کاهش می‌دهد. انتشار هلیوم هنگامی‌که احتمال وقوع انتشار در هسته‌ی یک اتم وجود داشته باشد، رخ می‌دهد.
 
فروپاشی رادیواکتیو بتا هنگامی‌که نسبت نوترون‌ها به پروتون‌ها بیشتر باشد، رخ می‌دهد. هنگامی‌که این شرایط اتفاق افتاد، یک عنصر رادیواکتیو ناپایدار می‌گردد. در فرایند فروپاشی بتا، یک نوترون به پروتون و یک الکترون تبدیل شده و یک الکترون انتشار می‌یابد.
 
در فرایند فروپاشی گاما، یک ذره‌ی گاما با انرژی بالا آزاد می‌شود. این فرایند هنگامی‌که هسته با بار زیاد از حالت بالاتر به حالت پایین‌تر حرکت می‌کند، رخ می‌دهد.
 
منبع: Manali Oak - ScienceStruck