دانشمند فرانسوی به نام هنری بکرل این پدیده را کشف کرد. سیستم آحاد SI به افتخار این دانشمند، واحد بکرل را برای پدیده فروپاشی رادیواکتیو انتخاب کرد. بکرل با قرار دادن نمک‌های اورانیوم بر روی یک صفحه عکاسی در فضای تاریک آزمایشاتی را انجام داد. صفحه به رنگ تیره تغییر شکل داد و بنابراین فرض بر این گرفته شد که نوع خاصی از انرژی باید از این نمک‌ها ساطع شده و موجب تیره شدن صفحه گردد. این پدیده بعدا توسط آزمایشات متعدد به اثبات رسید.
یک اصطلاح مهم به نام نیمه عمر در ارتباط با این پدیده مورد استفاده قرار می‌گیرد. این اصطلاح اساسا به منظور محاسبه میزان فروپاشی عناصر رادیواکتیو تحت تابش مداوم انرژی، مورد استفاده قرار می‌گیرد. براورد نیمه عمر یک عنصر به ما اطلاعات ارزشمندی مانند میانگین زمان، ثابت فروپاشی، شدت تابش، مقدار تشکیل عناصر دختر و غیره را ارائه می‌دهد. این اصطلاح در مورد تکنیک‌های تاریخ نگاری رادیواکتیو مانند کربن – 14، پتاسیم – آرگون، اورانیوم – سرب و غیره بسیار ضروری است. این تکنیک‌ها در رشته‌های انسان شناسی، زمین شناسی و باستان شناسی مورد استفاده قرار می‌گیرد. چندین حالت از فروپاشی رادیواکتیو وجود دارد که در زیر مورد بحث قرار می‌گیرد.
حالات اصلی فروپاشی
فروپاشی آلفا
در این حالت، یک ذره آلفا از هسته یک عنصر ساطع می‌شود که این امر منجر به تشکیل عنصر دختر با کاهش در عدد جرمی و عدد اتمی به ترتیب تا 4 و 2 می‌گردد. برای مثال، اورانیوم – 238 با انتشار یک ذره آلفا به منظور تشکیل توریم – 234 تحت فروپاشی قرار می‌گیرد. عدد اتمی عنصر اورانیوم - 238 برابر 92 است، در حالی‌که عدد اتمی عنصر توریم – 234 برابر با 90 است.فروپاشی بتا
هسته یک ذره بتا را در طول فرایند تجزیه از خود ساطع می‌کند. دو نوع: 1) فروپاشی مثبت بتا که شامل انتشار یک الکترون و یک نوترینو می‌باشد و 2) فروپاشی منفی بتا که شامل انتشار یک الکترون و یک ضد نوترینو است، وجود دارد. برخی مواقع هسته دو الکترون و دو ضد نوترینو از خود ساطع می‌کند، که به این حالت فروپاشی مضاعف بتا گفته می‌شود.فروپاشی گاما
هسته اتم اشعه گاما را در طول فرایند فروپاشی از خود ساطع می‌کند و چنین اشعه‌هایی اکثراً از نظر بیولوژیکی خطرناک می‌باشند. این اشعه‌ها دارای فرکانس بسیار کوتاهی بوده و بنابراین بالاترین دامنه یا شدت را دارا می‌باشند.حالت ثانویه
انتشار پروتون
در این فرایند، یک پروتون توسط هسته به ویژه در حالتی با برانگیختگی بالا ساطع می‌گردد. این انتشار معمولاً بعد از فرایند فروپاشی بتا اتفاق می‌افتد. این فرایند به ما در دستیابی به آگاهی درباره جرم و ساختار اتم‌ها و فرایند تغییر شکل هسته کمک خواهد کرد. فرایندی که توسط آن هسته اتمی ناپایدار، ذرات زیر اتمی منتشر می‌کند، رادیو اکتیویته نامیده می‌شود. برخی مواقع دو پروتون به طور همزمان از هسته خارج می‌شوند، که به عنوان فرایند انتشار پروتون مضاعف نامیده می‌شود.انتشار نوترون
هنگامی‌که یک هسته اتم دارای نوترون‌های فراوانی می‌باشد، به حالت برانگیخته می‌رسد. در این حالت، هسته یک نوترون را به شیوه خود به خودی منتشر کرده و حالت فروپاشی رادیواکتیو در این صورت، انتشار نوترون نامیده می‌شود.شکافت خود به خودی
عناصر شیمیایی بسیار سنگین این مشخصه را از خود نشان می‌دهند که در طی این فرایند هسته به دو یا بیش از دو هسته با اعداد اتمی کوچکتر تقسیم می‌شود. این فرایند تنها در اتم‌هایی که دارای عدد جرمی بیشتر از 58 هستند، رخ می‌دهد.فروپاشی خوشه‌ای
در این حالت، هسته اتم، خوشه‌ای از انواع خاص هسته‌های کوچکتر که بزرگتر از ذره آلفا، اما کوچکتر از محصول شکافت دوتایی می‌باشند، از خود ساطع می‌کند. اتم‌های والد دارای اعداد جرمیِ بزرگتر از 40 می‌توانند این حالت از فروپاشی را نشان دهند. برای مثال، اتم Ra223 خوشه‌ای از C14 و Pb209 را از خود ساطع می‌کند.انتشار پوزیترن
در این فرایند، هسته یک پوزیترن، و یک نوترینو از خود ساطع کرده و کل این فرایند توسط نیروی ضعیفی صورت می‌گیرد. این حالت در هسته‌هایی که دارای اتم‌های غنی از پروتون هستند دیده شده و باعث تغییر شکل هسته شده که در آن عدد اتمی عناصر دختر تا یک درجه کاهش می‌یابد. هنگامی‌که هسته دو پوزیترن و نیز دو نوترون از خود ساطع کند، به عنوان فرایند انتشار پوزیترن مضاعف شناخته می‌شود.گرفتن الکترون
در این‌حال، یک هسته غنی از پروتون والد یک الکترون اوربیتال درونی را می‌گیرد که باعث انتشار نوترینو و تغییر شکل همزمان یک پروتون به نوترون می‌گردد. در این فرایند، هنگامی‌که هسته یک الکترون، یک پروتون و دو نوترینو جذب می‌کند، فرایند فروپاشی به عنوان گرفتن الکترون با انتشار پوزیترن شناخته می‌شود.انتقال ایزومری
در این حالت، هسته یک فوتون گاما را در حالت نیمه پایدار برانگیخته ساطع می‌کند. در همین زمان، اجزاء اصلی هسته اتم والد بدون تغییر باقی می‌ماند. بعد از این فرایند، هسته دوباره به حالت پایدار و نرمال خود برخواهد گشت.تبدیل داخلی
در این فرایند فروپاشی رادیواکتیو، یک الکترون از یک اوربیتال داخلی با هسته اتمی در حالت برانگیخته تحت تأثیر نیروهای الکترومغناطیسی واکنش می‌دهد. این امر باعث خروج این الکترون از هسته شده و اتم به یک یون تبدیل می‌گردد. همچنین، این فرایند عاری از انتشار نوترینو می‌باشد.پدیده رادیواکتیویته از جنبه‌های بسیاری مانند پزشکی، ماشین آلات، کاربردهای صنعتی، ساخت سلاح‌ها، بخش‌های مراقبت بهداشتی و غیره مفید است. اگرچه فرایندهای رادیواکتیو فواید فراوانی در صنعت دارند، اما این واکنش‌ها خطراتی را نیز به همراه دارند، بنابراین هنگام کار در این زمینه باید مراقبت‌ها و اقدامات لازم را انجام داد.
در فرایندهای هسته‌ای معمولاً مقدار قابل توجهی انرژی به صورت گرما آزاد می‌شود که در صنعت این گرما تبدیل به فرم‌های دیگر انرژی مثل برق می‌شود و مورد استفاده قرار می‌گیرد.
منبع: Uttara Manohar - ScienceStruck
