Sztuczna promieniotwórczość

Promieniotwórczość naturalna towarzyszy przemianom jądrowym nietrwałych izotopów pierwiastków występujących w Przyrodzie. W 1934 roku Irena i Fryderyk Joliot-Curie zauważyli, że bombardowanie cząstkami α niektórych niepromieniotwórczych pierwiastków (np. glinu czy boru) powoduje, że przez pewien czas po ustaniu bombardowania pierwiastek staje się źródłem innego promieniowania. Zjawisko to nazwano sztuczną promieniotwórczością. Przyczyną tego zjawiska jest wytwarzanie promieniotwórczych nuklidów w napromieniowywanym materiale, co jest wynikiem zachodzenia tzw. reakcji jądrowych. W 1919 roku Ernest Rutherford zaobserwował, że napromieniowywanie azotu cząstkami a prowadzi do powstawania izotopu tlenu ¹⁷O. Była to pierwsza zaobserwowana reakcja jądrowa, której schemat ilustruje Rysunek 35. Reakcje jądrowe realizują marzenie średniowiecznych alchemików o transmutacji (przemianie) jednych pierwiastków w drugie, chociaż trzeba przyznać, że ewentualna realizacja tego celu na skalę praktyczną byłaby trudna, a w każdym razie bardzo kosztowna.

Pierwsza zaobserwowana reakcja jądrowa

Reakcję tą możemy opisać równaniem:

Tą samą reakcję można też zapisać inaczej:

Izotop tlenu ¹⁷O nie jest izotopem promieniotwórczym, dlatego też nie każda reakcja jądrowa prowadzi do powstania sztucznej promieniotwórczości. W jednym z doświadczeń prowadzonych przez Irenę i Fryderyka Joliot-Curie, w którym cząsteczkami α napromieniowano glin, dochodziło do reakcji jądrowej, którą opisuje rówanie:

Powstający izotop ³⁰P jest nietrwały i ulega przemianie β⁺ zgodnie z równaniem:

co staje się przyczyną zjawiska sztucznej promieniotwórczości.