1896年,安托萬·亨利·貝克雷爾第一次從鈾礦石中發現了放射性現象。隨后,科學家們對放射性開始了大量的研究,發現了我們如今知道的三種射線α射線、β射線、γ射線。
但對于反射性現象的能量來源,人們并不清楚,為什么惰性的石頭中會釋放能量?這在當時被認為是一種神秘事件。直到1915年,愛因斯坦的質能方程E=MC^2,才讓人們明白的放射性能量的來源,一點點的質量虧損就能產生足夠強大的能量。
我們現在知道原子核是由質子和中子組成,然后電子圍繞它旋轉,盡管原子可以在化學反應中分離或交換電子,但原子核本身并沒有改變。
所以,通常我們認為原子核是穩定的,但事實并非如此。
放射性揭示了原子核也會突然發生變化,自發地拋出一個小微粒,轉變成另一種元素。
而元素會自然地從一個元素改變成另一個的這個過程,就叫做放射性衰變。
從放射性核中拋射出的有兩種粒子。
比如,碳核可以噴射出一種快速移動的電子,而變成氮核。而這種非常快的電子束,我們稱它為β射線,而這一過程稱為β衰變。
這個釋放出去的電子,是由于原子核里的中子衰變形成的,同時中子變成了質子留在原子核內,還會釋放一個中微子。
而α衰變,當然就是釋放α粒子束,即α射線。α粒子是由原子核里的2個質子和2個中子結合而成,α粒子比電子大了8000倍,所以α射線會慢了許多。
如果能捕獲所有的α粒子,就會得到氦氣。因為α粒子,實際上就是氦原子核。
而放射性原子核在發生α衰變、β衰變后,新產生的核往往處于高能量級,要向低能級躍遷,就會輻射出γ射線。
γ射線,其實就是光子,所以可以看出是一種電磁波,波長短于0.01埃。它的能量是可見光能量的1000倍。
那么放射性有什么意義?
首先,如果沒有元素放射性,地球將是一顆死星。
放射性元素產生的熱量,是地熱能量的主要來源。
大概地熱來源的80%都來自于放射性元素的衰變產生的能量,主要產生熱量的同位素有K40、U238、U235、Th232。它們釋放的熱量,讓地球能有可以流動的熔巖,而流動的鐵鎳才產生了地球的磁場。
其次,生活日常中,也沒少接觸放射性。
像一般的煙霧報警器里面的放射镅,就會釋放α射線。
因為α粒子只能在空氣中飛行幾厘米,所以你不要太過當心。在日常生活應用中,α射線完全是安全的,
β射線比α射線傳播的要遠,也更具有穿透性。所以,放射性原子可以被用于醫療做為透視檢查的工具,可以顯示出化學物質在病人身體中的運動痕跡。
γ射線是最高能的,可以夠穿透你的身體;可以殺死細菌,以延長水果的保質期;可以通過放療殺死癌細胞;甚至可以放出熱量來發電,比如被用于太空探測任務,以及過去曾應用于心臟起搏器。
放射性也稱核輻射,減慢得越突然,對于原子的傷害就越多,這叫做離子化。
所以,α粒子沖擊其它原子時,能產生最大程度的電離,而γ粒子引起得最少。
輻射給人類帶來最嚴重的危害是,導致我們DNA的損傷。
盡管α粒子不能穿透你的皮膚,但如果你吸入或者攝取了一個放射性物質在體內,那將會對健康造成嚴重影響。
具體來說,電離輻射就是載有高能量、快速運動的帶電或不帶電粒子擊穿人體時,直接或間接與體內原子發生電離和激發,引起生物體結構和功能的改變。
直接作用:與人體內的大分子,如DNA、RNA等發生電離作用,直接使大分子發生電離和激發,導致分子結構改變(比如直接分解),及生物活性喪失。
間接作用:人體細胞中大部分都是水,所以電離輻射會使人體內的水分子電離或激發,發生化學反應,生成一堆活性很強的自由基和過氧化物。這些活性物很容易與人體內的分子發生反應,導致分子結構破壞,造成功能障礙和系統病變。
所以最后結果,要么直接殺死細胞,終結生命;要么誘變細胞,一般就是癌變等于慢性死亡;要么基因突變,破壞DNA造成遺傳性先天畸形。
而且,對于放射病,醫學上目前沒有方法治療。當然,也不用恐慌,要達到這一步要受到相當的輻射量。
要知道,拋開劑量談毒性,都是在開玩笑。
總結
放射性物質具有兩面性,它即保證了地球的生機,也能抹殺生物,是自然環境孕育的一種自然規律,并不可怕,但必須小心。