Вскоре выяснилось, что закону распада подчиняются и другие радиоактивные элементы. Каждый из них характеризуется своим периодом полураспада; последний равен времени, за которое атом может с 50%-ной вероятностью претерпеть радиоактивное превращение, или, что равнозначно, времени, за которое радиоактивность образца данного элемента уменьшится вдвое[1]. Период полураспада эманации тория, как мы уже отмечали, равен 54,5 с, у эманации радия он составляет 3,823 дня, у тория X — 3,64 сут и т. д. (Именно периоды полураспада и послужили одной из «подсказок», способствовавших открытию изотопов, о которых говорилось в гл. 3. Эманация тория и эманация радия представляют собой один и тот же элемент— радон, но сильно отличаются между собой периодами полураспада.) Причина, по которой не удавалось наблюдать ослабления радиоактивности у образцов тория, урана и радия, заключается в том, что эти элементы (точнее, их наиболее распространенные изотопы) чрезвычайно долгоживущие: так, период полураспада радия (226Ra) составляет 1600 лет, тория (232Th) — 1,41·1010 лет и урана (238U) — 4,5·109 лет. И хотя радиоактивность, наблюдаемая в образцах радия, тория или урана, обусловлена преимущественно небольшими количествами присутствующих там высокоактивных элементов типа тория X с очень коротким временем жизни, но эти быстро распадающиеся элементы непрерывно восполняются за счет радиоактивности материнских элементов. Поэтому период полураспада, наблюдаемый у естественного образца тория, радия или урана, соответствует именно периоду полураспада материнского элемента. Когда Резерфорд и Содди в своем эксперименте удаляли торий X из образца обычного тория, радиоактивность образца сильно уменьшалась. Однако через несколько дней она снова возрастала, так как распад тория восполнял удаленное количество тория X до тех пор, пока количество тория X не возрастало настолько, что каждую секунду с испусканием альфа-частиц распадалось ровно столько этого вещества, сколько образовывалось при распаде тория. Вместе с тем радиоактивность тория X, выделенного из образца тория, должна уменьшаться с характерным для тория X периодом полураспада — 3,64 дня. Когда в 1930 г. Резерфорд был произведен в пэры, он включил эти кривые роста и уменьшения интенсивности радиоактивного распада в свой геральдический герб барона под изображением птицы киви.
Читатель, возможно, удивится, узнав, что у некоторых обнаруженных в земной коре радиоактивных элементов, в частности радия, периоды полураспада (у радия 1 600 лет) гораздо меньше, чем возраст Земли, и спросит, как они могли сохраниться до сих пор. Дело в том, что все эти элементы непрерывно создаются в процессе радиоактивного распада других, более долгоживущих элементов. Так, радий образуется при распаде материнского элемента - урана. Единственные радиоактивные элементы, которые не образуются таким путем, - это элементы с периодом полураспада не менее нескольких сотен миллионов лет: уран и торий. Но даже для этих долгоживущих элементов их количество строго соответствует скорости радиоактивного распада. Например, уран имеет два долгоживущих изотопа 238U и 235U с периодами полураспада соответственно 4,51-109 и 7,1-108 лет. Как полагают, эти изотопы образовались примерно в равных количествах при взрывах звезд первого поколения, в результате которых уран попал в межзвездное вещество, из которого сформировалась Солнечная система. Но как определить периоды полураспада у природных урана и тория, если они измеряются миллиардами лет? Разумеется, мы не в состоянии сделать этого, дожидаясь, когда радиоактивность этих элементов заметно уменьшится, поскольку уменьшение происходит слишком медленно.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.