Tia phóng xạ

Tia phóng xạ là các dòng hạt di chuyển nhanh do các chất phóng xạ phát ra, nhằm khôi phục trạng thái cân bằng năng lượng của các hạt nhân nguyên tử không ổn định. Những hạt này có thể di chuyển theo một hướng nhất định.

Các loại dòng hạt từ các chất phóng xạ bao gồm:

• Tia alpha: bao gồm các hạt alpha có điện tích gấp đôi điện tích proton, với tốc độ khoảng 20.000 km/s.
• Tia beta: bao gồm các electron tự do, tương tự như tia âm cực nhưng có tốc độ lớn hơn nhiều, lên tới khoảng 270.000 km/s.
• Tia gamma, Tia X: là các hạt photon không mang điện tích, có bản chất gần giống ánh sáng nhưng bước sóng nhỏ hơn, di chuyển với tốc độ 300.000 km/s.
• Dòng neutron không mang điện tích.
• Dòng neutrino không có điện tích, di chuyển với tốc độ gần bằng ánh sáng và được phát ra cùng với các hạt beta trong phân rã beta.

Ngoài phân rã tự nhiên của các chất phóng xạ, tia phóng xạ cũng có thể đến từ các nguồn khác như lò phản ứng hạt nhân, máy gia tốc hoặc va chạm của các tia vũ trụ trong khí quyển Trái Đất. Các lò phản ứng hạt nhân có thể tạo ra dòng neutron mạnh, trong khi máy gia tốc có thể sinh ra các hạt tổ hợp nặng hơn. Tia vũ trụ có thể sản sinh muon và meson. Thuật ngữ tia phóng xạ cũng được mở rộng để bao gồm các dòng hạt nhanh từ những nguồn này.

Tương tác với vật chất

Các hạt alpha có thể dễ dàng bị chặn bởi một tờ giấy đơn giản. Tia beta cần một lớp kim loại để ngăn chặn. Ngược lại, tia gamma có khả năng xuyên thấu vật chất rất cao và yêu cầu một khối vật liệu có mật độ dày đặc để cản lại (chẳng hạn như các bác sĩ chụp X-quang thường sử dụng tấm chì để bảo vệ khỏi tia gamma).

Các hạt neutrino gần như không tương tác với vật chất và có khả năng xuyên qua mọi thứ, thậm chí đi ra ngoài vũ trụ.

Tính chất

Khi vật chất phân rã, nó phát ra ba loại tia quang tuyến $\mathrm{\alpha <!--\; \alpha \; -->},\mathrm{\beta <!--\; \beta \; -->},\mathrm{\gamma <!--\; \gamma \; -->}$ di chuyển với tốc độ ánh sáng, mang theo năng lượng phóng xạ với mức năng lượng đáng kể.

$E_p=h\frac{C}{\mathrm{\lambda <!--\; \lambda \; -->}}$

Bước sóng của tia phóng xạ

$pC=h\frac{C}{\mathrm{\lambda <!--\; \lambda \; -->}}$

$\mathrm{\lambda <!--\; \lambda \; -->}=\frac{h}{p}$

Chuyển hóa năng lượng

$E_M=M{C}^2=(m-<!--\; -\; -->m_o)C^{}$

2 = ( m o γ − m o ) C 2 = m o C 2 ( γ − 1 ) {\displaystyle E_{M}=MC^{2}=(m-m_{o})C^{2}=(m_{o}\gamma -m_{o})C^{2}=m_{o}C^{2}(\gamma -1)}

$\frac{E_M}{2}=\frac{m_o{C}^2}{2}(\mathrm{\gamma <!--\; \gamma \; -->}-<!--\; -\; -->1)$

$E_e=\frac{1}{2}{m}_o{C}^2=\frac{E_M}{2(\mathrm{\gamma <!--\; \gamma \; -->}-<!--\; -\; -->1)}$

Thay đổi đối tượng

$m_M=M=m_o\mathrm{\gamma <!--\; \gamma \; -->}-<!--\; -\; -->m_o=m_o(\mathrm{\gamma <!--\; \gamma \; -->}-<!--\; -\; -->1)$

$m_p=h=\sqrt{\frac{2}{C}}$

• Tia phóng xạ