I nuclei atomici instabili si decompongono spontaneamente nella forma nuclei con maggiore stabilità. Viene chiamato il processo di decomposizione radioattività. L'energia e le particelle che vengono rilasciate durante il processo di decomposizione sono chiamate radiazioni. Quando i nuclei instabili si decompongono in natura, il processo viene definito radioattività naturale. Quando i nuclei instabili vengono preparati in laboratorio, la decomposizione viene chiamata radioattività indotta.
Esistono tre tipi principali di radioattività naturale:
Radiazione alfa
La radiazione alfa è costituita da un flusso di particelle caricate positivamente, chiamate particelle alfa, che hanno un massa atomica di 4 e una carica di +2 (un nucleo di elio). Quando una particella alfa viene espulsa da un nucleo, il numero di massa del nucleo diminuisce di quattro unità e il numero atomico diminuisce di due unità. Per esempio:
23892U → 42Lui + 23490th
Il nucleo di elio è la particella alfa.
Radiazione beta
La radiazione beta è un flusso di elettroni, chiamato
particelle beta. Quando una particella beta viene espulsa, un neutrone nel nucleo viene convertito in un protone, quindi il numero di massa del nucleo è invariato, ma il il numero atomico aumenta di uno unità. Per esempio:23490 → 0-1e + 23491papà
L'elettrone è la particella beta.
Radiazione gamma
I raggi gamma sono fotoni ad alta energia con una lunghezza d'onda molto corta (da 0,0005 a 0,1 nm). L'emissione della radiazione gamma deriva da un cambiamento di energia all'interno del nucleo atomico. L'emissione gamma non cambia né il numero atomico né il massa atomica. Le emissioni di alfa e beta sono spesso accompagnate dall'emissione gamma, poiché un nucleo eccitato scende a uno stato di energia più basso e più stabile.
Alpha, beta e radiazione gamma accompagnare anche la radioattività indotta. Isotopi radioattivi sono preparati in laboratorio usando reazioni di bombardamento per convertire un nucleo stabile in uno che è radioattivo. L'emissione di positroni (una particella con la stessa massa di un elettrone, ma con una carica di +1 anziché -1) non viene osservata nella radioattività naturale, ma è un modo comune di decadimento nella radioattività indotta. Le reazioni di bombardamento possono essere utilizzate per produrre elementi molto pesanti, compresi molti che non si verificano in natura.