Радиоактивность

Все предметы состоят из определенного вещества. Вещество состоит из молекул, а молекулы - из атомов.
Атомы (и соответственно молекулы) находятся в непрерывном движении - это главное свойство и отличие жизни. Все процессы вокруг - усвоение пищи, получение металлов, распространение запаха, всасывание питательных веществ растениями... - являются результатом непрерывного движения атомов.

Атомы любого элемента, отличаются от атомов другого прежде всего своим весом. Например атом Серы весит около 0.000 000 000 000 000 000 000 05 грамма. Атом Водорода (самого легкого элемента) весит в 32 раза меньше атома Серы, а атом Урана (одного из самых тяжелых элементов) - в 7.5 раз больше.
Даже гигантские молекулы некоторых белковых веществ, которые в 16 000 раз тяжелее атома Водорода, весят лишь 0.000 000 000 000 000 000 027 грамма.

В самых ничтожных количествах вещества, содержится огромное число атомов.

Если один грамм сажи равномерно распределить по поверхности Земли, то на каждом квадратном сантиметре окажется 10 000 атомов Углерода, из которого сажа состоит.

Естественно размеры атомов и молекул чрезвычайно малы. Обычно диаметры атомов выражают в единицах, которые называют ангстремами.
   1 ангстрем = 1/100 000 000 см.

Если например атомы Серы расположить в одну линию, то в 1 см их уместится 100 миллионов - диаметр атома Серы примерно равен 1 ангстрему.

Так как вести рассчеты со столь малыми величинами неудобно, то обычно пользуются системой относительных атомных весов, по которой веса любых атомов, выражаются через вес атома Кислорода.
   Принято считать что атом Кислорода весит 16 атомных единиц. Атом Серы вдвое тяжелее атома Кислорода, соответственно вес его принят за 32 атомных единицы. Атомный вес Углерода = 12, Урана = 238, Водорода = приблизительно 1.

В конце 19-го века, французский физик А.Беккерель заметил, что вещества, в состав которых входит Уран, испускают какие-то лучи, которые как и солнечные действуют на фото-пластинку, вызывая почернение светочувствительного слоя. Но в отличие от солнечных, новые лучи действовали на пластинку даже когда та была завернута в специальную светонепроницаемую плотную черную бумагу.

Изучением этих лучей занялись многие ученые. Особенно плодотворными были работы Пьера и Марии Кюри. Сначала они выяснили, что эти лучи испускаются лишь веществами, содержащими Уран или Торий.
   Для обнаружения излучения, Пьер собрал прибор, действие которого основывалось на том, что эти лучи делают проводником электричества сам воздух.

Прибор Пьера Кюри:
1 и 2 - Металлические пластины;
3 - Гальванометр;
4 - Источник тока;
5 - Исследуемое вещество.

Металлическая пластинка 1 присоединяется к положительному полюсу источника тока, а пластинка 2 - к отрицательному.
Если на пластинку 1 поместить излучающее вещество, воздух вблизи этого вещества станет проводником электричества, цепь соответственно окажется замкнутой и стрелка гальвонометра отклонится.

Мария Кюри выяснила, что чем больше в вещесве содержится Урана, тем интенсивнее излучение.

Вскоре однако выяснилось, что урановая руда (урановая смолка), дает излучение в несколько раз более сильное, чем сам чистый металл Уран, несмотря на то, что в руде содержалось лишь несколько процентов Урана. Это означало что в урановой руде есть вещество, дающее более сильное излучение чем сам Уран.

В течение следующих двух лет, Пьер и Мария Кюри нашли в урановой руде два новых элемента - Радий и Полоний. А само излучение с тех пор было названо - Радиоактивным.

Радий дает то же что и Уран, но более сильное излучение. И он непрерывно выделяет тепло.
Лучи кусочка Радия идут прямолинейно во все стороны. Они плохо проникают через Свинец. Если кусочек Радия находится например на дне свинцовой коробки, в которой сделано узкое отверстие, то лучи распространяются только из этого отверстия, засвечивая на фотопластинке одно маленькое пятно. Остальные лучи поглощаются окружающим материал Свинцом.

Если же лучи Радия проходят между двумя сильно заряженными электрически пластинками, то они делятся на три составляющие их части, с соответствующим результатом на светочувствительном материале фотопластинки.

Эти три рода лучей Радия, были названы Альфа-, Бета-, и Гамма-лучами.

Альфа-лучи имеют положительный заряд - они отклоняются в сторону отрицательно заряженной пластинки.
   Альфа-лучи - это поток положительно заряженных атомов Гелия. Альфа-частицы вылетают из Радия со скоростью примерно 17 000 км в секунду. Они способны проникнуть через слой воздуха толщиной до 10 см. И проходя через воздух, они соответственно делают его проводником электричества.

Бета-лучи заряжены отрицательно - отклоняются (притягиваются) соответственно к положительно заряженной пластинке.
   Бета-лучи - это поток электронов (иногда позитронов) - составных частиц любого атома. Электрон примерно в 1850 раз легче атома Водорода. Электроны вылетают из Радия с еще большей чем Альфа-частицы скоростью - со скоростью близкой к скорости света (300 000 км в секунду). Естественно и проникающая их способность значительно больше. Если Альфа-лучи задерживаются алюминиевой фольгой толщиной 0.05 мм, то Бета-лучи Радия способны пройти через алюминиевую пластинку толщиной в несколько миллиметров.
   Они тоже делают воздух электропроводным, но в чуть меньшей степени.

Гамма-лучи, в электрическом поле не меняют своего направления - следовательно не имеют и заряда.
   Гамма-лучи имеют ту же природу, что и обычный свет. Но в отличие от света, Гамма-лучи свободно проходят через непрозрачные тела - бумагу, дерево,... Они могут проникать через слой Свинца, толщиной в несколько сантиметров.
   Будучи самым сильным (значит прежде всего самым быстрым) излучением, эти «нейтронные» лучи хоть и не имеют собственного заряда, но вполне могут раскалывать ядра атомов воздуха на своем пути, ионизируя его таким образом. То есть как и Альфа- и Бета-излучение, Гамма-лучи тоже делают воздух электропроводным.

На интенсивность излучения Радия не влияют такие внешние воздействия, как нагрев до высоких температур, охлаждение, высокое давление, вакуум (разрежение), электрический ток и т.д..

Атомы являются сложными частицами. В их состав так же входят положительно заряженные частицы и электроны.
Строение атома напоминает строение Земли. В центре атома - положительно заряженное ядро очень малого размера, которое окружено электронами.

Целый атом не имеет заряда - нейтрален, уравновешен. Это равновесие существует за счет его составляющих - число положительных зарядов ядра, равно числу окоужающих ядро отрицательных зарядов (электронов).

Удаленность электронов в атоме от его ядра, значительно больше диаметра самого ядра. Если например увеличить ядро до размеров горошины, то электроны окажутся на расстоянии до 100 метров от центра этой горошины.
На деле диаметр ядра атома имеет размер около 0.0001 ангстрема, а диаметр целого атома - от 1 до 5 ангстремов.

Естественно разбросанные на удалении электроны составляют незначительную часть массы атома. Основная масса атома - в его монолитном ядре. Если наполнить один кубический сантиметр одними лишь ядрами атомов, то кубик это весил бы как гора Эльбрус.

Атомы разных элементов, отличаются весом и зарядом ядра. Электроны в атомах располагаются слоями.

Электроны из внешнего слоя атома, могут быть переданы во внешний слой другого атома. Например в результате химической реакции, или действия электрического тока.
В этом случае уравновешенность-нейтральность целого атома (как лишенного своей части - электрона, так и принявшего лишнюю часть) нарушается - атом становится заряженным и называется ионом.

Атомы потерявшие свой электрон или несколько - вследствие преобладания у них теперь положительного заряда ядра, называются положительными ионами. Атомы принявшие лишний электрон или несколько - соответственно отрицательными.

В химии принято вместо названий элементов, писать их символы (обычно первые буквы латинских названий) с помощью которых можно описать молекулы разных веществ. Например молекула Серной кислоты описывается так: H₂SO₄. Это значит что в состав молекулы входит: два атома Водорода (H₂), один атом Серы (S) и четыре атома кислорода (O₄).

Символами можно кратко описать и течение процесса. Например взаимодействие Железа с Серной кислотой описывается так:

Так как атомы элементов характеризуются весом и зарядом ядра, то для их обозначения принято слева внизу и справа вверху символа ставить соответствующие числа.
Например символ ₆C¹² означает, что атом Углерода (C) имеет вес равный 12 атомным единицам, и заряд ядра равный 6.

Таблица Менделеева:

В каждой клетке таблицы Менделеева, стоит порядковый номер и обозначение элемента, его атомный вес и полное название.
   В вертикальных столбцах - сходные по своим свойствам элементы.

Расположение элементов в таблице подчиняется периодическому закону: Свойства элементов находятся в периодической зависимости от зарядов их ядер.
   В 1869 году, когда Менделеевым был открыт периодический закон, еще не было известно о строении атома. И Менделеев выразил этот закон так: «Свойства простых тел, и формы и свойства их соединений, находятся в периодической зависимости от атомных весов элементов».

Это значит, что если расположить все элементы в порядке возрастания их атомных весов, то через определенные периоды будут следовать элементы со сходными свойствами.
   А если элементы такого ряда расположить в несколько строк, так, чтобы возрастание атомных весов шло слева направо и соответственно сходные элементы оказались бы друг под другом в вертикальном столбце, то получится периодическая система элементов.

Эту систему - в виде таблицы - и создал в 1869 году Менделеев.

Во времена Менделеева были известны лишь две трети элементов имеющихся на Земле. И распределение их в порядке возрастания атомных весов, не давало правильной повторяемости свойств.
   Менделеев сумел правильно расположить все известные элементы, оставив свободными клетки, которые должны были занять еще не найденные элементы.
   Придавая главное значение периодической повторяемости химических свойств, в ряде случаев Менделеев расположил элементы не в порядке возрастания их атомных весов.

Все свободные клетки таблицы, впоследствии были заполнены открытыми элементами. А порядковый номер элемента в таблице, оказался не просто очередным номером - он получил глубокий физический смысл.

В 1932 году советский физик Иваненко открыл, что ядро любого атома состоит из частиц двух видов: протонов и нейтронов.

Протоны - это ядра атомов Водорода. Соответственно масса протона равна 1 атомной единице, и протон имеет 1 положительный заряд.
   Нейтроны имеют такую же массу как и протоны, но не имеют электрического заряда - это нейтральные частицы.

Общее количество протонов и нейтронов в ядре, называется массовым числом - оно приблизительно (не считая ничтожного веса электронов) равно массе всего атома в атомных единицах.
   А количество именно протонов (частиц ядра имеющих заряд) в ядре атома, равно порядковому номеру элемента в периодической системе.

Таким образом ядро атома Углерода, имеющего массовое число - 12, а заряд равный 6 единицам, содержит: 6 протонов (собственно заряд) и, 12 - 6 = 6 нейтронов.
   Ядро атома Урана, с массовым числом 238 и зарядом 92 единицы, содержит: 92 протона и, 238 - 92 = 146 нейтронов.

Позже в рудах Урана, Радия и Тория были найдены новые радиоактивные элементы. Однако многие новые элементы, оказались по своим химическим свойствам неотличимы от ранее известных. Получалось что в некоторых ячейках периодической системы Менделеева, следует вписывать несколько видов атомов, имеющих одинаковый заряд ядра, но разную массу (массовое число).
   Такие атомы назвали Изотопами - в переводе с греческого Изотоп значит «Занимающий то же место». Вновь открытые Радий-B и Радий-D назвали изотопами Свинца (идентичного им по свойствам), Мезоторий-1 - изотопом Радия и т.д..

При радиоактивном излучении, ядра атомов изменяются - один элемент превращается в другой. Это явление и назвали Радиоактивным распадом.
   Было выявлено правило перемещения элемента в периодической системе при радиоактивном распаде, которое назвали правилом сдвига.

Когда радиоактивный атом излучает 1 Альфа-частицу (положительно заряженный атом Гелия), заряд ядра уменьшается на 2 единицы - так как заряд Альфа-частицы (заряд атома Гелия) равен 2 единицам. И теперь новый элемент соответственно должен занять в периодической системе место через одну клетку влево.
   Например когда Радий, занимающий 88-ю клетку, излучает положительно заряженный атом Гелия (Альфа-частицу), он превращается в радиоактивный газообразный элемент Радон, который находится в 86-й клетке.

Бета-частицы (электроны) так же являются продуктами распада ядра радиоактивного атома. Они освобождаются в результате превращения нейтральной частицы ядра (нейтрона) в положительно заряженную (протон):

Заряд ядра при Бета-излучении увеличивается на 1 единицу - на единицу увеличивается при этом и порядковый номер вновь образовавшегося элемента. Новый элемент должен занять в таблице место в следующей по возрастанию (справа) клетке.
Например Уран-X₁ получающийся из Урана, занимает вместе с Торием ячейку 90. А выбрасывая Бета-частицу он превращается в Уран-X₂, имеющий порядковый номер 91, то есть становится изотопом Протактиния.

При Гамма-излучении, ядро атома теряет энергию, но состав ядра остается неизменным.

Правило сдвига позволило определить место в периодической системе для всех изотопов. Ниже приведена таблица природных изотопов некоторых элементов (Алюминий, Фосфор и Марганец имеют по одному природному изотопу):

Элемент	Символ	Массы изотопов
Водород	H	1, 2, 3
Углерод	C	12, 13
Кислород	O	16, 17, 18
Алюминий	Al	27
Фосфор	P	31
Сера	S	32, 33, 34, 36
Хлор	Cl	35, 37
Калий	K	39, 40, 41
Марганец	Mn	55
Железо	Fe	54, 56, 57, 58
Медь	Cu	63, 65
Платина	Pt	190, 192, 194, 195, 196, 198
Свинец	Pb	204, 206, 207, 208, 210 (RaD), 211 (AcB), 212 (ThB), 213 (RaB)
Уран	U	234, 235, 238

Изотопы обнаружены и среди нерадиоактивных элементов. Например газ Неон, представляет собой смесь атомов с разной массой.
   Впоследствии изотопы обнаружены (или получены искусственным путем) у всех элементов.

Изотопы элементов так же можно описывать кратко - символами. Например изотопы Натрия с массами ядер 22, 23 и 24 записываются так: Na²², Na²³, Na²⁴.

Правило сдвига также позволило установить связь между целыми группами радиоактивных элементов. Выяснилось что Торий с массой ядра 232, выбрасывая Альфа-частицу превращается в изотоп Радия - Мезоторий-1, с массовым числом 228 и порядковым номером 88. Мезоторий-1 в свою очередь, выбрасывает электрон и превращается в изотоп Актиния - Мезоторий-2.
   Мезоторий-2 испускает Бета-лучи и превращается в Радио-Торий...

Цепь превращений идет от одного радиоактивного элемента к другому, пока в результате радиоактивного распада не образуется устойчивый - нерадиоактивный - элемент.
   Так получается семейство или ряд радиоактивных элементов.

Установлено три ряда радиоактивных элементов: Урана, Тория, Актиноурана. Эти элементы являются родоначальниками рядов.

Каждый ряд радиоактивных элементов, заканчивается одним из нерадиоактивных изотопов Свинца.

Впоследствии искусственным путем получено новое семейство радиоактивных элементов - семейство Нептуния. Оно заканчивается устойчивым изотопом Висмута.

Ниже приведены схемы радиоактивных семейств. В кружках указаны названия элементов, масса атома и заряд ядра. Стрелками указано, в каком направлении идет превращение. Символы Альфа и Бета около стрелок - род излучения. Около стрелок же указаны и периоды полураспада элементов.

Каждый радиоактивный атом рано или поздно превращается в другой атом. Но не все атомы одного и того же радиоактивного элемента существуют одинаковое время: одни распадаются быстро, другие очень медленно.

Количество распадающихся за определенное время атомов (интенсивность излучения), прямо пропорционально полному количеству имеющихся радиоактивных атомов. Это значит, что у определенного радиоактивного элемента, за определенное время распадается всегда одна и та же доля (процент от общего количества) атомов - строго определенная для каждого элемента.
   Процент атомов, претерпевающих превращение за единицу времени, называют постоянной распада, или константой распада.

Например если имеется 8 000 000 радиоактивных атомов, и постоянная распада данного элемента равна 0.1, то за каждую секунду распадается 0.1 часть имеющихся атомов.
   За первую секунду 800 000, за вторую - десятая часть оставшихся 7 200 000, то есть 720 000 и т.д..

Общее время продолжительности существования элемента радиоактивным, называют периодом полураспада. Период полураспада - это время, за которое имеющееся количество атомов уменьшается вдвое.
   Например период полураспада Урана-X₁ равен 24 дням. Это значит, что из например 6 400 000 имеющихся атомов, через 24 дня останется 3 200 000, еще через 24 дня - 1 600 000, затем 800 000 и т.д..

В этих примерах даны довольно большие числа, так как интенсивность излучения напрямую зависит от количества атомов.
   Для малого же числа атомов, закон полураспада соблюдаться не будет: из двух атомов Урана-X₁, за 24 дня может не распасться ни один, а могут распасться оба.

В каждом радиоактивном семействе есть элементы с разными периодами полураспада. Уран-238 имеет период полураспада равный 4 500 000 000 лет. Период полураспада Радия - 1590 лет, а Радия-А - всего 3 минуты.

Со временем в смеси элементов радиоактивного ряда наступает радиоактивное равновесие. Это значит, что количество атомов определенного радиоактивного элемента в смеси остается неизменным - сколько атомов получается при всех превращениях, столько и распадается.
   Если из смеси удалить один из элементов, то равновесие конечно нарушится. Но через определенное время, за счет неизменных в процессе распада превращений, все снова вернется к равновесию.

Для наглядности можно сравнить радиоактивное семейство с системой бассейнов с водой, которые расположены в ряд - друг под другом - и связаны между собой трубами разного сечения. Пусть количество воды в бассейнах соответствует количеству атомов радиоэлементов, а сечения соединяющих бассейны труб - константам распада этих элементов.
   Учтем что скорость (интенсивность) вытекания зависит от напора воды - чем выше уровень воды в бассейне и чем шире соединяющая его труба, тем быстрее из него вытекает вода.

Из первого бассейна вода, по трубе сечением 4 см² вытекает во второй. Из второго бассейна, по трубе сечением 2 см² вода течет в третий. Труба, соединяющая третий бассейн с четвертым, имеет сечение 8 см².

Вначале вода во втором бассейне, несмотря на истечение по более тонкой трубе, будет неизменно прибывать. Но когда ее уровень там станет вдвое больше чем в первом бассейне, скорость притока сравняется со скоростью вытекания в третий бассейн - в первом бассейне уровень воды теперь в 2 раза ниже, чем во втором, но и сечение трубы в 2 раза больше. Поэтому теперь вода во втором бассейне будет сохранять один и тот же уровень.
   То же справедливо и для третьего бассейна - вода в нем так же будет прибывать, но лишь до тех пор, пока уровень ее не достигнет высоты в 4 раза меньшей, чем во втором бассейне.

Когда уровни в бассейнах будут находиться в соотношении 2:4:1, скорости притока и вытекания для каждого бассейна станут равны - наступит равновесие.
   Если теперь из второго бассейна вычерпать часть воды, равновесие нарушится: скорость поступления в него воды будет прежней, но скорость вытекания уменьшится, отчего начнет убывать и вода в третьем бассейне.

Столь же естественное равновесие существует и при радиоактивном распаде - чем больше период полураспада элемента, тем меньше его находится в смеси.
Например в семействе Тория, из самого Тория за определенное время образуется столько атомов Мезотория-1, сколько их распадается с образованием Мезотория-2.

Для разрушения ядер атомов, нужна энергия большая, чем нагревание до нескольких тысяч градусов, охлаждение до самых низких температур, или высокое давление. В 1919 году, физик Резерфорд использовал для разрушения атомов энергию радиоактивного Альфа-излучения. Быстролетящие, относительно тяжелые Альфа-частицы служили миниатюрными снарядами.
Радиоактивное вещество излучающее Альфа-частицы помещалось в газ - Азот. Альфа-частицы, сталкиваясь с атомами Азота, проникали в их ядра, которые от этого раскалывались на два новых ядра - ядро атома Кислорода и протон (ядро атома Водорода).

Общее количество нейтронов и протонов в этом процессе не изменяется, поэтому суммы верхних цифр (массовых чисел) справа и слева от стрелки - одинаковы.
Не меняется и сумма нижних цифр - количество протонов в ядрах.

Вес искусственно полученного атома, равен 17 атомным единицам. Это один из изотопов Кислорода.

Вскоре с помощью Альфа-частиц удалось расщепить и ядра других элементов.

Ирен и Фредерик Жолио-Кюри, изучая действие Альфа-частиц на атомы разных элементов обнаружили, что облученный Альфа-частицами Алюминий, испускает позитроны - частицы с массой равной электронам и положительным (противоположным по знаку) зарядом, равным по числу электронам.
Испускание позитронов идет и после прекращения обстрела алюминия Альфа-частицами. Количество позитронов со временем убывает и выделение их прекращается.

Это явление напоминает радиоактивный распад - убывание количества испускаемых позитронов подчинено закону радиоактивного распада.

Подобные явления так же обнаружены при действии Альфа-частиц на Бор и Магний.

При взаимодействии Алюминия с Альфа-частицами, из Алюминия вылетают нейтроны. И уже после бомбардировки появляются позитроны. Процесс идет таким путем:

Образовавшийся Фосфор, после бомбардировки распадается с излучением позитрона:

При бомбардировке Бора и Магния идут реакции:

Работы по получению новых (искусственных) радиоактивных элементов начали вести в разных странах. В качестве ядерных снарядов применялись нейтроны, получаемые при дейчтвии Альфа-частиц Радия или Радона на Бериллий:

Чтобы получить источник нейтронов, можно например смешать бромистый Радий с порошком Бериллия.

Действию нейтронов были подвергнуты все известные элементы. При этом в большинстве случаев получаются радиоактивные элементы, испускающие Бета-лучи (электроны).

Природные радиоактивные элементы оказались недостаточно мощными источниками ядерных снарядов. Один грамм Радия например, в течении секунды испускает 3.7×10¹⁰ Альфа-частиц, а в смеси с Бериллием 10⁷ нейтронов.
Хоть это и огромные количества частиц, но так как ядра атомов настолько малы, что составляют ничтожную часть объема, то лишь небольшая часть этих частиц-снарядов попадает в цель.

Для получения заметных количеств искусственных радиоактивных элементов, были построены приборы (часто гигантских размеров), с помощью которых можно создавать целые потоки Альфа-частиц, протонов, нейтронов и дейтеронов (ядер изотопа Водорода, имеющих кроме протона еще и нейтрон).
Одним из таких приборов является циклотрон:

Циклотрон - это цилиндрическая камера, из которой удален воздух. Она устанавливается между полюсами мощного и, под стать ей огромного электромагнита. Внутри камеры находятся металлические коробки полукруглого сечения (дуанты) которые располагаются так, чтобы их прямолинейные края отстояли друг от друга на несколько сантиметров.
Дуанты присоединяются к мощному источнику тока высокой частоты.

Схема циклотрона: 1 и 2 - Дуанты; 3 - Источник электронов; 4 - Отклоняющая ионы пластина; 5 - Место выхода ионов.

В камеру впускается Водород или Гелий. Между дуантами находится Вольфрамовая нить накаливания, служащая источником электронов, которые при своем движении вырывают электроны из оболочек атомов газа, ионизируя таким образом этот газ.
Образующиеся вблизи Вольфрамовой нити накала положительные ионы, начинают двигаться к отрицательно заряженному дуанту и, по инерции проскакивают внутрь дуанта.

Так как дуанты представляют из себя обычный замкнутый контур (экран), то электрическое поле естественно, распространяясь по наружной поверхности, не попадает внутрь дуантов. Но на влетевшие туда ионы действует магнитное поле мощных электромагнитов, заставляя их двигаться там по кругу до тех пор, пока они не вылетят в пространство между дуантами.
К этому времени, в соответствии с частотой тока, дуанты меняют знаки своих зарядов и, положительные ионы снова получают толчок направленный к отрицательному дуанту (теперь уже второму).

Нарастив такими перемещениями скорость своего движения, попав внутрь второго дуанта ионы теперь движутся с большей скоростью и соответственно описывают окружность большего радиуса. Затем, таким же способом ионы, вследствие очередного изменения полярности (знаков зарядов дуантов) снова проскакивают в первый дуант...

Когда ионы достигают максимально возможной (при данных размерах дуантов) скорости, с помощью сторонней отрицательно заряженной пластины они меняют свое направление и, вылетают из дуантов через окошечко - на облучаемое вещество.

Разобранная камера циклотрона: 1 и 2 - Дуанты; 3 - Источник электронов.

Если в камеру циклотрона впускают газообразный Гелий, то на выходе получают Альфа-частицы; Если Водород, то протоны; Если Дейтерий (изотоп Водорода с массой в два раза большей - 2), то на выходе будут дейтероны.

На циклотронах можно получать не только быстрые заряженные частицы, но и нейтроны - направляя дейтероны на Бериллиевую пластинку:

Большой циклотрон, за одну секунду может дать несколько тысяч миллиардов нейтронов.

В большинстве случаев, из атомов подвергнутого действию нейтронов элемента, получается его изотоп с масоой на 1 единицу большей. Например при бомбардировке Иода, получается радиоактивный Иод-128:

Иод-128 испускает Бета-лучи (электроны). Период его полураспада равен 25 минутам. Испуская электрон, радиоактивный Иод-128 превращается в следующий в периодической системе элемент - Ксенон:

Подобные реакции происходят и с другими элементами.

Однако при облучении нейтронами Урана, получаются изотопы элементов (Иод, Ксенон, Криптон, Бром...), с зарядами ядер в полтора-три раза меньшими, чем заряд ядра Урана.
   Под действием нейтронов ядра атомов Урана делятся на 2 крупных осколка. Например на осколки с зарядами ядер 56 (Барий) и 36 (Криптон), или 57 (Лантан) и 35 (Бром). В любом случае, сумма зарядов образовавшейся пары равна заряду Урана - 92.

В результате такого раскалывания ядра атома одного из самых тяжелых элементов (Урана), высвобождается огромная энергия, в миллионы раз превосходящая энергию горения самого лучшего топлива.
   Если расколоть нейтронами все атомы, находящиеся в одном лишь грамме Урана, то выделится энергия, равная 20 000 000 калорий, которой достаточно например для поднятия на километр 8 000 000 килограмм груза. Или для нагрева с 0° до 100° 200 000 литров воды. Или для горения в течение 24 часов 15 000 электролампочек накаливания, мощностью по 60 ватт каждая.

Вскоре после открытия столь грандиозного источника энергии (1939 год), был построен ядерный реактор, в котором выделяющаяся при делении Урана энергия могла быть использована.

Кроме того, в Урановом ядерном реакторе накапливаются огромные количества радиоактивных элементов - продуктов деления Урана. Они часто служат средствами исследований.
   С помощью циклотрона и ядерного реактора получены не найденные в природе элементы, имеющие порядковые номера 43 (Технеций), 61 (Прометий), 85 (Астат) и 87 (Франций). А так же трансурановые (стоящие в таблице Менделеева за Ураном) элементы, с порядковыми номерами от 93 до 100.

Естественно, практическое значение приобрели те, период полураспада которых не слишком мал, и которые легко могут быть получены. Некоторые из таких:

Элемент	Символ изотопа	Полураспад
Водород	₁H³ (T)	12.46 года
Углерод	₆C¹⁴	6000 лет
Натрий	₁₁Na²⁴	14.8 часа
Фосфор	₁₅P³²	14.295 дня
Сера	₁₆S³⁵	87.1 дня
Калий	₁₉K⁴²	12.44 часа
Кальций	₂₀Ca⁴⁵	152 дня
Железо	₂₆Fe⁵⁹	45.5 дня
Кобальт	₂₇Co⁶⁰	5.03 года
Медь	₂₉Cu⁶⁴	12.88 часа
Цинк	₃₀Zn⁶⁵	250 дней
Мышьяк	₃₃As⁷⁶	26.8 часа
Бром	₃₅Br⁸²	36 часов
Серебро	₄₇Ag¹¹⁰	270 дней
Иод	₅₃J¹³¹	8 дней
Барий	₅₆Ba¹⁴⁰	12.8 дня
Вольфрам	₇₄W¹⁸⁵	77 дней
Золото	₇₉Au¹⁹⁸	2.7 дня

Итак, у одного и того же элемента могут быть как радиоактивные, так и стабильные (нерадиоактивные, устойчивые) изотопы. Всякие изотопы отличаются друг от друга количеством нейтронов в своих ядрах.
   Ядра атомов природного нерадиоактивного Фосфора, имеют массовое число 31 - в них 15 протонов и 16 нейтронов. А ядра атомов радиоактивного Фосфора, с массовым числом 32 - имеют по 15 протонов и 17 нейтронов.

Отделить радиоактивные атомы от устойчивых очень трудно - в обычных природных процессах они ведут себя одинаково. Растение например, будет всасывать в равной степени молекулы удобрения, содержащего оба рода атомов.
   Если даже сжечь Фосфор, содержащий и радиоактивные, и нормальные атомы, то в процессе горения и те и другие будут соединяться с Кислородом одинаково.

Однако радиоактивные атомы отличаются тем, что рано или поздно будут претерпевать радиоактивное превращение (распад), которое обязательно сопровождается излучением. И эти лучи можно обнаружить.
   Радиоактивные (Альфа-, Бета-, Гамма-) лучи, действуют на светочувствительные материалы точно так же, как обычный свет, только подчас гораздо сильнее, проникая и сквозь защитные (светонепроницаемые) оболочки. И способ обнаружения радиоактивных элементов с помощью светочувствительных фото-материалов получил название радиография. А получающийся отпечаток лучей называют радиоавтографом.

Для получения радиоавтографа, предмет содержащий радиоактивные атомы, обычно прикладывается в темноте к фотопластинке и некоторое время выдерживается. После чего пластинку проявляют.
   В местах, на которые действовало радиоактивное излучение, после проявки пластинки останется потемнение.

С полученного таким образом негатива, печатают снимок, где соответственно места облучения будут светлыми.

Негатив радиоавтографа минерала, содержащего Уран. Темные места - расположение радиоактивного вещества.

Радиоактивное излучение может быть обнаружено и иначе. Представим что в цилиндр с поршнем введен водяной пар. Оттянув поршень, увиличим этим объем занимаемый паром настолько, чтобы пар переохладился. Если в цилиндре нет заряженных (радиоактивных) частиц, то пар останется паром.
Но если в цилиндре такие частицы присутствуют, то, так как на радиоактивное излучение не влияют обычные внешние воздействия (нагрев до высоких температур, охлаждение, высокое давление, вакуум, электрический ток и т.д..), в отличие от обычного пара они останутся видимы - в цилиндре начнется образование тумана. Ионы в этом случае будут центрами скопления мельчайших водяных капель. Так как Альфа- (положительно заряженные атомы Гелия) и Бета- (поток электронов, иногда позитронов) лучи ионизируют - делают электропроводным - воздух, то на пути любой такой частицы возникнет полоска «тумана». Эти полоски так же можно сфотографировать.

На принципе электропроводности пронизанного радиоактивным излучением воздуха, построен простой прибор, в виде металлической камеры - камера Вильсона или ионизационная камера:

Схема ионизационной камеры с электрометром.

В центре такой камеры укреплен металлический стержень, не соприкасающийся с ее стенками. Внутрь камеры помещают радиоактивное вещество. При этом естественно, воздух внутри камеры сразу становится электропроводным и между стержнем и стенкой начинает протекать электрический ток.
   Чем интенсивнее излучение, тем больше ток.

И конечно, если есть ток, то его можно измерять. В ионизационной камере Вильсона это делалось например с помощью электрометра.
   В электрометре тончайшая металлическая нить (которая соединялась со стержнем ионизационной камеры) находится между двумя, обычным образом (положительно и отрицательно) электрически заряженными пластинками.

Если теперь второй конец наэлектризованной от камеры вильсона металлической нити соединить с землей, то ток с нее будет уходить в землю. Если же нить отсоединить от земли, то на стержне камеры, и соответственно на нити, будет накапливаться заряд и, нить начнет притягиваться к пластинке, заряженной противоположным ей знаком.
   Чем больше радиоактивного вещества (соответственно интенсивнее излучение) находится в камере, тем быстрее перемещается в сторону противоположно ей заряженной пластинки нить.

Движение нити наблюдают в микроскоп. Скорость этого движения и является мерой радиоактивного излучения.

Впоследствии, на все том же принципе электропроводности «радиоактивного воздуха» создан новый прибор - счетчик Гейгера-Мюллера.

Схема счетчика Гейгера-Мюллера.

Внутри металлической трубки такого счетчика, натянута металлическая, изолированная от металлических стенок трубки нить. Трубка наполнена газом (Аргоном и парами спирта) и присоединена к источнику довольно сильного (1000 - 2000 вольт) постоянного напряжения.
Через провод с высоким сопротивлением нить присоединена к земле.

Если теперь внутрь трубки проникает электрон, позитрон, положительно заряженный атом (Альфа-частица) или Гамма-лучи («ускоренный нейтрон»), то газ в трубке тут же становится электропроводным и цепь замыкается - между стенками трубки и нитью быстро протекает ток.
Этот толчок (разряд) тока, с помощью специального устройства преобразуется в механический толчок, передвигающий стрелку электросчетчика на одно деление. При попадании второй радиоактивной частицы, соответственно стрелкой будет зарегистрирован второй импульс...

Таким образом, счетчик Гейгера-Мюллера может считать отдельные частицы, регистрируя отдельные превращения атомов.

Кроме того, Альфа-частицы могут быть обнаружены (и сосчитаны) по световым вспышкам (сцинтилляциям), которые происходят при их падении на экран из сернистого цинка. Эти вспышки наблюдаются в темноте через микроскоп.

Необязательное послесловие.
Светлое будущее может быть только синтетическим. Синтетическим и, обязательно безмозглым. Иначе никак. Ибо мир настолько прост, что любые, казалось бы самые сложные вещи, на поверку оказываются «пшиком», стоящим не более пары часов... не изучения даже, а рассмотрения.
   Разумеется при обязательном условии, что рассматривающий более-менее соображает, «шарит» в подобных вопросах.

Но все эти «подобные вопросы», весь мир вообще, сводится к одному единственному - электричество. Оно же - энергия. Всякий, кто научился (пожелал) интуитивно понимать суть энергии, понимает уже суть всего мироздания. Ибо все на свете - это энергия и только энергия. Электричество. Больше ничего нет.
   А дальше... все, чего ни коснись, оказывается просто и понятно. Выеденного яйца как говорится не стоит.

Несложно предполагать из чего состоит воздух вблизи, или даже после молнии. Даже миниатюрной, рукотворной молнии, от всяких там чрезмерных игр с катушками Румкорфа и т.п. например.

Несложно провести параллель между механизмом действия человеческого мозга, в том числе предположительной реинкарнацией, с механизмом обычной «флешки», в том числе форматированием ее или восстановлением после такового.

Несложно предполагать, каким образом возможно обнаружение издали значительных по размерам источников радиоактивного излучения.
   А значит, имея соответствующие материалы, несложно и защищать таковые от обнаружения, или как минимум вводить обнаружившего в заблуждение, маскируя с рассеиванием под что попало, более-менее напряженно-электрическое.

Несложно понимать, что снимать электричество прямо из воздуха (словно оживает «светлая» мечта об электроносном эфире), с каждым днем все более насыщенного все более интенсивным радио-излучением, совсем скоро станет банальностью.

В общем все просто. Светлое будущее наступает. Преимущественно на горло.

У людей принято «окрылять» совершенно бессмысленные фразы, типа «дорогу осилит идущий» (вероятно дорогу в ад? Других направлений у человечества не выходит прокладывать), или «чем дальше в лес, тем толще партизаны»...
   Что поделать, такова «се ля ви». Можно «забуриться» в Африканскую пустыню, или в дремучую тайгу - суть от этого не изменится, человеком останешься, со всеми вытекающими. В частности и «крылатые», бессмысленные по сути фразы, на язык будут ложиться удобнее, чем «смех» гиен, стрекот кузнечиков или вой волков.

И исходя из концепции «дальше в лес - толще партизаны», все дальнейшее сложно.

Сложно представить мирный атом. Если что-то (от дубины, до расколотого ядра атома), кроме иных целей может еще и убивать, то в руках человечества оно в первую очередь будет именно убивать. Все та же «Се ля Ви» - хочешь мира, готовься к войне.
   А благие начальные намерения... так это они и выстилают ту самую дорогу, которую непременно «осилит идущий».

Сложно даже представить, что интуитивно понимающий энергию индивид, не сможет при крайней необходимости, соорудить что называется «на коленке» небольшое портативное ядерное устройство.

В общем все сложно. Светлое будущее должно быть синтетическим. Чистеньким, вылизанным, сверкающим, упорядоченно-программируемым и непременно безмозглым - по настоящему Светлым. Иначе никак.

Карта сайта
Мой адрес Электронной почты: q2212@yandex.ru
Номер моего мобильного телефона: +79030100732