Τύποι ακτινοβολιών7

Εισαγωγή στην ραδιενέργεια

Τύποι ακτινοβολιών

Ο Rutherford ανακάλυψε ότι τουλάχιστον δύο συστατικά είναι παρόντα στις ραδιενεργές ακτινοβολίες: τα άλφα σωματίδια, που διαπερνούν μόνο μερικά χιλιοστά του εκατοστού το αλουμίνιο, και τα βήτα σωματίδια, τα οποία είναι σχεδόν 100 φορές πιό διαπεραστικά. Τα επόμενα πειράματα στα οποία υποβλήθηκαν οι ραδιενεργές ακτινοβολίες, ήταν στα μαγνητικά και ηλεκτρικά πεδία που αποκάλυψαν την παρουσία ενός τρίτου συστατικού, τις ακτίνες γάμμα, οι οποίες βρέθηκαν να είναι πιό διαπεραστικές από τα βήτα σωματίδια. Σε ένα ηλεκτρικό πεδίο η πορεία των βήτα σωματιδίων εκτρέπεται πολύ προς τον θετικό ηλεκτρικό πόλο, και αυτή των άλφα σωματιδίων σε μικρότερη έκταση όμως προς τον αρνητικό πόλο, ενώ οι ακτίνες γάμμα δεν εκτρέπονται καθόλου. Επομένως, τα βήτα σωματίδια είναι φορτισμένα αρνητικά, τα άλφα είναι θετικά και μάλιστα είναι βαρύτερα από τα βήτα σωματίδια λόγω της μικρής απόκλισης, και οι ακτίνες γάμμα είναι ουδέτερες.

Η ανακάλυψη ότι το ράδιο αποσυντέθηκε για να παραγάγει το ραδόνιο απέδειξε καθοριστικά ότι η ραδιενεργός αποσύνθεση συνοδεύεται από μια αλλαγή στη χημική φύση του αποσυντιθεμένου στοιχείου. Τα πειράματα στην εκτροπή των άλφα σωματιδίων από ένα ηλεκτρικό πεδίο έδειξαν ότι η σχέση του ηλεκτρικού φορτίου προς τη μάζα αυτών των σωματιδίων (q/m), είναι η μισή περίπου από τον λόγο q/m του ιόντος του  υδρογόνου. Οι φυσικοί υπέθεσαν ότι τα σωματίδια άλφα θα μπορούσαν να έχουν διπλό φορτίο όπως τα ιόντα του ηλίου (άτομα ηλίου με αφαίρεση δύο ηλεκτρονίων). Το ιόν του ηλίου έχει περίπου τέσσερις φορές τη μάζα του ιόντος υδρογόνου, το οποίο σημαίνει ότι ο λόγος φορτίου προς μάζα (q/m) θα ήταν πράγματι ο μισός από αυτόν του ιόντος του υδρογόνου.

Αυτή η υπόθεση αποδείχθηκε από τον Rutherford όταν επέτρεψε σε μια ουσία που εξέπεμπε σωματίδια άλφα, να αποσυντεθεί κοντά σε ένα δοχείο με κενό αέρος, φτιαγμένο από λεπτό γυαλί. Τα άλφα σωματίδια ήταν σε θέση να διαπεράσουν το γυαλί και τότε παγιδεύτηκαν μέσα στο γιάλινο δοχείο, και μέσα σε μερικές ημέρες καταδείχθηκε η παρουσία του στοιχειώδους ηλίου  μέσω ενός φασματομέτρου. Τα βήτα σωματίδια αποδείχθηκαν στη συνέχεια πως πρέπει να είναι ηλεκτρόνια, και οι ακτίνες γάμμα ότι αποτελούν μέρος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, με την ίδια φύση με τις ακτίνες X, αλλά πολύ μεγαλύτερης ενέργειας.