Здесь 10 — начальная интенсивность пучка у-лучей, 1 — интенсивность после прохождения слоя вещества толщиной d. Отношение к плотности вещества (массовый коэффициент поглощения) в первом приближении не зависит от природы вещества и является величиной, характеризующей сами у-лучи. Вместо /4 с помощью соотношения D И часто вводят толщину D слоя вещества, ослабляющего у-лучи наполовину. Для примера укажем, что для более проникающей части у-лучей, испускаемых Ra, Dz 13 мм свинца.
Таким образом, у-лучи являются излучением, значительно более проникающим, чем даже /? — лучи. у-лучи непосредственно ионизации не производят (и поэтому не оставляют следов в камере Вильсона). Изучение их ведется по вторичным электронам, выбиваемым ими из вещества. Спектры у-лучей являются линейчатыми. Бблыпая часть радиоактивных веществ испускает у-лучи нескольких длин волн.
Большая проникающая способность у-лучей используется в наст, время в технике для просвечивания различных предметов (аналогично просвечиванию рентгеновскими лучами).
Все три типа радиоактивных излучений вызывают различные изменения в клетках живых организмов. Этим обстоятельством довольно широко пользуются в медицине, а-, /? — и у-лучи производят также и химич. действие в разных веществах. Так, напр., стекло, в к-рое обычно запаивается радий, сравнительно быстро окрашивается в фиолетовый или желто-бурый цвет из-за выделения в нем калия или натрия.
Лучи радиоактивных веществ вызывают све-’ чение нек-рых составов (например, сернистого цинка). Особенно сильно действуют а-частицы.
Опыт показал, что одна а-частица, попадая в отдельный кристаллик, вызывает в нем кратковременную вспышку свечения (сцинтилляцию t см.). В первое время сцинтилляции являлись одним из основных методов, использовавшихся для изучения Р. Сейчас метод сцинтилляций вытеснен методами, использующими ионизующее действие излучений радиоактивных веществ. Свечение различных составов при облучении используется для приготовления самосветящихся красок, применяемых при изготовлении шкал различных приборов.
Радиоактивные превращения. При радиоактивном распаде происходит непрерывное выделение энергии. Прямые измерения показали, что в переводе на тепло 1 г Ra в 1 сек. дает 0, 01 кал. Источником этой энергии является изменение массы частиц при распаде. Процесс происходит следующим образом. Ra распадается с испусканием а-частиц. В результате этого распада из ядра атома Ra получаются а-частицы и ядро нового радиоактивного элемента — эманации радия. Сумма масс а-частиц и ядра эманации меньше массы ядра Ra. Эта разность масс и дает энергию, выделяющуюся при распаде Ra. Масса а-частицы и заряд ее равны массе и заряду ядра атома гелия, и, следовательно, они представляют собой дважды ионизированные атомы гелия (опыты Резерфорда и Ройдса). Эманация радия есть новый радиоактивный элемент, по своим химическим свойствам относящийся к группе инертных газов с атомным весом 222 (на 4 единицы меньше атомного веса Ra) и порядковым номером (зарядом ядра) 86 (т. е. на 2 единицы меньше поряд 44 кового номера Ra). Эманация, в свою очередь, испускает а-частицы и превращается в элемент RaA с порядковым номером 84 и атомным весом 218. RaA опять испускает а-частицы и превращается в RaB (порядковый номер 82 и атомный вес 214). Распад RaB происходит уже с испусканием электрона. Положительный заряд ядра при этом увеличивается на 1 единицу, и поэтому получающийся RaC имеет порядковый номер 83 и атомный вес 214. Таким образом, при испускании а-частицы образуется элемент с порядковым номером на 2 единицы меньше исходного, а при испускании электрона порядковый номер увеличивается на 1 единицу (правило смещения или сдвига). RaC обладает той особенностью, что часть атомов его (0, 03%) распадается с испусканием а-частиц, а остальные атомы — с испусканием ^-частиц. Как показали соответствующие исследования, сам радий является одним из промежуточных продуктов, образующихся при распаде урана. Таким образом, в случае урана-радия мы имеем довольно длинный ряд последовательных радиоактивных распадов. Аналогичные ряды имеются и в случае тория и актиния. Три указанных ряда приведены в таблицах в статье Радиоактивные элементы Из этих таблиц видно, что все три ряда заканчиваются нерадиоактивными элементами с порядковым номером 82, т. е. имеющими тот же номер, что и свинец. Поэтому конечные продукты распада должны обладать всеми свойствами свинца. Но в ряду от Ra до РЬ имеется 5 распадов с испусканием а-частиц. Таким образом, атомный вес свинца, получающегося из Ra, должен быть равен: 226—5-4=206. Аналогичным образом получаем, что атомный вес свинца из Th равен 208. Опыт подтвердил это заключение. Атомный вес обычного свинца равен 207, 2. Мы приходим к заключению, что в природе могут существовать несколько сортов свинца. Такие элементы, обладающие одинаковым порядковым номером, имеющие одинаковые физические и химич. свойства и занимающие одно и то же место в периодич. системе, но отличающиеся своими атомными весами, были названы изотопами (см.). На основании правил сдвига можно показать, что большинство радиоэлементов является изотопами небольшого числа элементов, занимающих конец периодической системы.
Законы радиоактивного распада. Число атомов dN, распадающихся за время dt, пропорционально общему числу атомов N и времени dt — dN = XNdt (1) (Л — коэффициент пропорциональности, называемый обычно постоянной распада). Если мы обозначим через No число радиоактивных атомов в начальный момент, а через N* число атомов спустя время t, то Nt = Noe~u.
(2) Время Т, за которое распадается половина имеющегося вещества, называется периодом полураспада. Значения Т (вернее, т=1, 413Т) приведены в таблицах в статье Радиоактивные элементы, В тех случаях, когда Т не очень мало и не очень велико, его можно измерить непосредственно по спаданию активности со временем. Для измерения больших Т можно исходить из понятия «радиоактивного равновесия». Предположим, что каким-нибудь способом (напр., нагреванием или растворени-
