α衰变(α衰变和β衰变的方程)
原子核内部并不像水一样平静,相反充满了各种力量。由于同性相斥,电磁力一直试图将原子核中带正电的质子分开,而强相互作用力则起到将原子核中的质子和中子合并的作用。同时,弱相互作用力一直在寻找机会使中子和质子相互转化。
需要注意的是,引力在原子中的作用可以忽略不计,因为它与其他三种力相比太弱了。
我们可以看到,当一个原子核中有更多的核子(核子是组成原子核的粒子的总称)时,就会变得不稳定。此时细胞核可能会向更稳定的状态变化,比如减少细胞核内的细胞核数量,以达到稳定细胞核的效果。这个过程叫做“衰变”。
作为地球上能自然存在的最重元素,其原子核中的原子核数也相应的多,所以铀会衰变。它的衰变方式主要是原子核一次性放出两个质子和两个中子,称为“α衰变”。
当一个铀原子发生“α衰变”时,它的质量数会减少4,原子序数会减少2,那么它就不是铀原子。
这些是铀衰变的原理。
现在问题来了。地球上的铀从地球诞生开始就一直在衰变。那么为什么46亿年后地球上还有铀呢?
其实铀原子衰变是有一定概率的。对于单个铀原子来说,衰变可能发生在下一秒或数百亿年后。因此,必须观察大量铀原子的衰变,才能准确总结铀的衰变规律。
在大量的铀原子中,半数原子核衰变所需的时间称为铀的“半衰期”。铀同位素的半衰期,请参考下图。
从上图可以看出,天然存在的铀同位素只有三种,其中更高的是U-238,半衰期超过40亿年。也就是说,经过46亿年的漫长岁月,U-238在地球上的储存量只减少了一个半。
其他同位素,如U-235和U-234,由于半衰期相对较短,在过去的时间里已经减半多次,现在它们的丰度变得非常低。
这些就是铀依然存在于地球上的原因。
对了,虽然“α衰变”产生的粒子射程短、能量低、穿透力非常弱,再加上铀的半衰期长,似乎天然铀矿的放射性几乎可以忽略不计,但我们还是不能掉以轻心。
特别是不能让这种“α衰变”的放射源进入我们的体内,比如通过伤口或者口鼻,会造成“α射线”的内照射,严重威胁我们的健康!
好了,今天就讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见
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