Τεχνητή ραδιενέργεια

Επιστροφή στην εισαγωγή

Τεχνητή ραδιενέργεια

Όλα τα φυσικά  εμφανιζόμενα ισότοπα πάνω από το βισμούθιο στον περιοδικό πίνακα είναι ραδιενεργά, και υπάρχουν επιπλέον φυσικά ραδιενεργά ισότοπα του βισμουθίου, του θαλλίου, του βαναδίου, του ινδίου, του νεοδυμίου, του γαδολίνιου, του αίφνιου, του λευκόχρυσου, του μολύβδου, του ρήνιου, του λουτήτιου, του ρουβιδίου, του καλίου, του υδρογόνου, του άνθρακα, του λανθανίου, και του σαμαρίου. Το 1919 ο Rutherford επέφερε την πρώτη προκληθείσα πυρηνική αντίδραση με τεχνητό τρόπο, όταν βομβάρδισε το συνηθισμένο αέριο αζώτου (άζωτο-14) με τα άλφα σωματίδια και διαπίστωσε ότι οι πυρήνες αζώτου συνέλαβαν τα άλφα σωματίδια και εξέπεμψαν τα πρωτόνια πολύ γρήγορα, διαμορφώνοντας ένα σταθερό ισότοπο του οξυγόνου, το οξυγόνο-17.

Το 1933 ήταν που καταδείχθηκε ότι τέτοιες πυρηνικές αντιδράσεις θα μπορούσαν μερικές φορές να οδηγήσουν στο σχηματισμό των νέων ραδιενεργών πυρήνων. Οι Γάλλοι χημικοί Irene και Frederic Joliot-Curie προετοίμασαν την πρώτη τεχνητή ραδιενεργό ουσία στο ίδιο έτος, όταν βομβάρδισαν το αργίλιο με άλφα σωματίδια. Οι πυρήνες αργιλίου συνέλαβαν τα άλφα σωματίδια και εξέπεμψαν έπειτα νετρόνια, με τον επακόλουθο σχηματισμό ενός ισοτόπου του φωσφόρου, το οποίο αποσυντέθηκε λόγω εκπομπής ποζιτρονίων, και που παρουσιάζει ένα μικρό χρόνο ημιζωής.

Οι Joliot-Curie παρήγαγαν επίσης ένα ισότοπο του αζώτου από το βόριο και ένα του αργιλίου από το μαγνήσιο. Από τότε πολλές πυρηνικές αντιδράσεις έχουν ανακαλυφθεί, και οι πυρήνες των στοιχείων σ' όλο τον περιοδικό πίνακα έχουν βομβαρδιστεί με διαφορετικά σωματίδια, συμπεριλαμβανομένου των άλφα σωματιδίων, πρωτονίων, νετρονίων, και δευτερονίων (πυρήνες του δευτέριου, το ισότοπο υδρογόνου με μαζικό αριθμό=2). Ως αποτέλεσμα αυτής της εντατικής έρευνας, περισσότερες από 400 τεχνητές ραδιενέργειες είναι τώρα γνωστές. Αυτή η έρευνα έχει βοηθηθεί αποφασιστικά από την ανάπτυξη των επιταχυντών που επιταχύνουν τα σωματίδια που βομβαρδίζουν τους πυρήνες, με τεράστιες ταχύτητες, και κατά συνέπεια αυξάνοντας σε πολλές περιπτώσεις την πιθανότητα της σύλληψής τους από τους πυρήνες-στόχους.

Η έντονη έρευνα για τις πυρηνικές αντιδράσεις και η αναζήτηση νέων τεχνητών ραδιενεργειών, ειδικά μεταξύ των βαρύτερων στοιχείων, ήταν υπεύθυνες για την ανακάλυψη της πυρηνικής διάσπασης και επομένως της ανάπτυξης της ατομικής βόμβας. Οι έρευνες έχουν οδηγήσει επίσης στην ανακάλυψη διάφορων νέων στοιχείων που δεν υπάρχουν στη φύση. Η ανάπτυξη των πυρηνικών αντιδραστήρων έχει καταστήσει πιθανή την παραγωγή σε μια μεγάλη κλίμακα των ραδιενεργών ισοτόπων σχεδόν όλων των στοιχείων του περιοδικού πίνακα, και η διαθεσιμότητα αυτών των ισοτόπων αποτελεί μια ανυπολόγιστη ενίσχυση στην χημική, στην βιολογική και τέλος στην ιατρική έρευνα. Από αυτά με τη μεγάλη σημασία μεταξύ των τεχνητά παραχθέντων ραδιενεργών ισοτόπων είναι ο άνθρακας-14, ο οποίος έχει χρόνο ημιζωής 5730 ± 40 έτη. Η διαθεσιμότητα αυτής της ουσίας έχει καταστήσει πιθανή την έρευνα πολυάριθμων πτυχών των διαδικασιών της ζωής, όπως είναι η φωτοσύνθεση με ένα πιό θεμελιώδη τρόπο από αυτόν που έως τώρα θεωρείτο πιθανόν.

Σε ανάλυση νετρονίου, ένα δείγμα μιας ουσίας γίνεται ραδιενεργό μέσα σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα. Διάφορες ακαθαρσίες που δεν μπορούν να ανιχνευθούν με άλλα μέσα μπορούν έπειτα να βρεθούν με την ανίχνευση των ιδιαίτερων τύπων ραδιενεργειών που συνδέονται με τα ραδιοϊσότοπα αυτών των ακαθαρσιών. Αλλες εφαρμογές των ραδιενεργών ισοτόπων είναι στη ιατρική θεραπεία, τη βιομηχανική ακτινογραφία, και συγκεκριμένες συσκευές όπως οι φωσφορίζουσες πηγές φωτός, οι στατικοί   εξουδετερωτές, οι μετρητές πάχους, και οι πυρηνικές μπαταρίες.