Radioaktivita neboli radioaktivní přeměna (nepřesně radioaktivní rozpad)^{[pozn. 1]} je jev, při němž dochází k vnitřní přeměně složení nebo energetického stavu atomových jader, přičemž je zpravidla emitováno vysokoenergetické ionizující záření.^{[pozn. 2]}

K radioaktivní přeměně může docházet spontánním štěpením u nestabilních radionuklidů^[1] nebo jadernou reakcí při kolizi s jinou částicí. Může se jednat o štěpnou reakci, při které se jádro po dopadu subatomární částice rozpadne na jádra lehčích prvků, nebo o jadernou fúzi, při které dochází naopak ke slučování lehčích jader.

Změní-li se počet protonů v jádře, dojde ke změně prvku.

Radioaktivitu objevil v roce 1896 Henri Becquerel u solí uranu. K objasnění podstaty radioaktivity zásadním způsobem přispěli francouzský fyzik Pierre Curie a Marie Curie-Skłodowská polského původu.^[2]

Přirozená a umělá radioaktivita

Radioaktivita se rozděluje na přirozenou a umělou.

Přirozená radioaktivita

Přirozená radioaktivita je důsledkem samovolné přeměny atomového jádra. Přirozeně radioaktivních je mnoho látek v přírodě (takové látky se pak označují jako radioaktivní látky), včetně tkání živých organismů.^[3]

Umělá radioaktivita

Umělou radioaktivitu získají prvky transmutací, vlivem řetězové reakce nebo působením urychlených částic. Umělá radioaktivita je tedy podmíněna přeměnou jádra, která je způsobena vnějším vlivem, například při ostřelování částicemi alfa se jádra mohou dále samovolně přeměňovat, tedy vykazují radioaktivitu. Takováto jádra v přírodě běžně neexistují, ale byla vytvořena uměle. Zákonitosti přeměny těchto uměle vytvořených jader jsou shodné se zákony popisujícími přeměny přirozeně radioaktivních jader. Poněvadž však ke vzniku těchto jader byl nutný vnější umělý zásah, hovoří se o umělé radioaktivitě.

Jev umělé radioaktivity lze demonstrovat na následujícím příkladu. Vložení radioaktivního izotopu polonia ${\displaystyle {}_{84}^{210}\mathrm {Po} }$ do hliníkové nádoby vede ke vzniku pronikavého záření, které vychází z nádoby, a které neustává ani po odstranění polonia z nádoby. Hliníková nádoba se tedy působením radioaktivního polonia sama stala (uměle) radioaktivní.

Polonium ${\displaystyle {}_{84}^{210}\mathrm {Po} }$ je totiž přirozeně radioaktivní, přičemž při své přeměně vyzařuje částice α, které přeměňují hliník na izotop fosforu

${\displaystyle {}_{84}^{210}\mathrm {Po} \,\to \,{}_{82}^{206}\mathrm {Pb} +{}_{2}^{4}\alpha }$,

${\displaystyle {}_{13}^{27}\mathrm {Al} +{}_{2}^{4}\alpha \,\to \,{}_{15}^{30}\mathrm {P} +n}$,

kde ${\displaystyle n}$ označuje neutron.

Izotop fosforu ${\displaystyle {}_{15}^{30}\mathrm {P} }$ je však nestabilní s poločasem přeměny ${\displaystyle T\approx 135,5\,{\mbox{s}}}$. Prostřednictvím kladné přeměny beta přechází na stabilní křemík, tedy

${\displaystyle {}_{15}^{30}\mathrm {P} \,\to \,{}_{14}^{30}\mathrm {Si} +e^{+}+\nu }$,

kde ${\displaystyle e^{+}}$ je vyzářený pozitron a ${\displaystyle \nu }$ představuje neutrino.

Umělou radioaktivitu poprvé pozorovali manželé Joliot-Curie v prosinci 1933. Omylem zapomenutá hliníková fólie po pokusech s pozitrony zůstala u čítače paprsků. Na něm se později objevil nezvykle vysoký počet záznamů. Při pátrání po příčině se podařilo objevit výše zmíněnou reakci a chemicky ji dokázat. Za svůj objev byli oba objevitelé oceněni Nobelovou cenou.

Zákon radioaktivní přeměny

Vlastnosti radioaktivní přeměny lze zkoumat pomocí statistických metod.

Předpokládejme, že za časový interval ${\displaystyle \mathrm {d} t}$ dojde k přeměně ${\displaystyle \mathrm {d} n}$ atomů radioaktivní látky. Počet přeměněných atomů ${\displaystyle \mathrm {d} n}$ je úměrný počtu částic v daném časovém okamžiku, který se označí ${\displaystyle n}$. Tuto úměru lze vyjádřit vztahem

${\displaystyle -\mathrm {d} n=\lambda n\mathrm {d} t}$,

kde ${\displaystyle \lambda }$ je přeměnová konstanta, která charakterizuje předpokládanou rychlost přeměny radionuklidu. Znaménko – souvisí s tím, že s rostoucím časem dochází k poklesu okamžitého počtu částic.

Integrací předchozího vztahu je možné počet částic v čase ${\displaystyle t}$ vyjádřit jako

${\displaystyle n=n_{0}\mathrm {e} ^{-\lambda t}}$,

kde ${\displaystyle n_{0}}$ představuje počet částic v čase ${\displaystyle t=0}$. Tento vztah se označuje jako zákon radioaktivní přeměny.

Pro praktické využití je vhodnější využít úměry mezi počtem částic a jejich celkovou hmotností, hmotností radioaktivního vzorku ${\displaystyle m}$. Předchozí vztah pak lze přepsat ve tvaru

${\displaystyle m=m_{0}\mathrm {e} ^{-\lambda t}}$,

kde ${\displaystyle m_{0}}$ je počáteční hmotnost radioaktivního vzorku a ${\displaystyle m}$ je jeho hmotnost v čase ${\displaystyle t}$.

Poločas přeměny

Doba, za kterou dojde k rozpadu poloviny z původního počtu atomů radionuklidu, se označuje jako poločas přeměny ${\displaystyle T}$. Počet částic po uplynutí této doby je ${\displaystyle n={\frac {n_{0}}{2}}}$, čímž vznikne pro poločas přeměny vztah

${\displaystyle T={\frac {\ln {2}}{\lambda }}\approx 0,693\cdot \lambda ^{-1}}$

Střední doba života

Další veličinou charakterizující radioaktivní přeměnu je střední doba života ${\displaystyle \tau }$, což je čas, po němž klesne původní počet atomových jader ${\displaystyle n_{0}}$ na hodnotu ${\displaystyle n={\frac {n_{0}}{\mathrm {e} }}}$. Střední doba života má hodnotu

${\displaystyle \tau ={\frac {1}{\lambda }}={\frac {T}{\ln {2}}}}$

Aktivita (radioaktivita)

Rychlost radioaktivní přeměny charakterizuje fyzikální veličina aktivita (radioaktivita) ${\displaystyle A}$, která se definuje vztahem

${\displaystyle A=\left|{\frac {\mathrm {d} n}{\mathrm {d} t}}\right|}$

Dosazením z předchozích vztahů dostaneme

${\displaystyle A=\mathrm{\lambda <!--\; \lambda \; -->}n=\mathrm{\lambda <!--\; \lambda \; -->}{n}_0{\mathrm{e}}^{}}$Zdroj:https://cs.wikipedia.org?pojem=Radioaktivita
Text je dostupný za podmienok Creative Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších podmienok. Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky použitia.

---