放射性

放射性是指元素從不穩(wěn)定的原子核自發(fā)地放出射線（如α射線、β射線、γ射線等）而衰變形成穩(wěn)定的元素而停止放射（衰變產(chǎn)物），這種現(xiàn)象稱為放射性。衰變時(shí)放出的能量稱為衰變能量。原子序數(shù)在83（鉍）或以上的元素都具有放射性，但某些原子序數(shù)小于83的元素（如锝）也具有放射性。而有趣的是，從原子序93開始一直到锫元素有以下特性：原子序是偶數(shù)的，半衰期都特別長(zhǎng)。由于偶數(shù)元素的原子核含有適當(dāng)數(shù)量的質(zhì)子和中子，因此形成有利的配置結(jié)構(gòu)。

對(duì)單一原子來說，放射性衰變依照量子力學(xué)是隨機(jī)過程，無法預(yù)測(cè)特定一個(gè)原子是否會(huì)衰變。不過原子衰變的概率不會(huì)隨著原子存在的時(shí)間長(zhǎng)短而改變。對(duì)大量的原子而言，可以用量測(cè)衰變常數(shù)計(jì)算衰變速率及半衰期。其半衰期沒有已知的時(shí)間上下限，范圍可以到55個(gè)數(shù)量級(jí)。

有許多種不同的放射性衰變。衰變或是能量的減少都會(huì)使有某種原子核的原子（父/母放射核素）轉(zhuǎn)變?yōu)橛辛硪环N原子核的原子，或是其中子或質(zhì)子的數(shù)量不同，稱為子體核素。在一些衰變中，父/母放射核素和子體核素是不同的化學(xué)元素，因此衰變后產(chǎn)生了新的元素，這稱為核嬗變。

*早發(fā)現(xiàn)的衰變是α衰變、β衰變、γ衰變。α衰變是原子核放出α粒子（氦原子核），是*常見釋放核子的衰變，不過原子核偶爾也會(huì)釋放質(zhì)子，或者釋放其他特殊的核子（稱為簇衰變）。β衰變是原子核釋放電子（或正子）及微中子，會(huì)將質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶樱ɑ蚴菍⒅凶愚D(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子） 。核子也可能捕獲軌道上的電子，使質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶?，這為電子捕獲，上述的衰變都屬于核嬗變。

相反的，也有一些核衰變不會(huì)產(chǎn)生新的元素，受激態(tài)原子核的能量以伽馬射線的方式釋出，稱為伽馬衰變，或是將激發(fā)態(tài)原子核將能量轉(zhuǎn)移至軌道電子上，軌道電子再脫離原子，稱為內(nèi)部轉(zhuǎn)換。若是核子中有大量高度受激的中子，有時(shí)會(huì)以中子發(fā)射的方式釋放能量。另外一種核衰變是將原來的原子核變?yōu)槎€(gè)或多個(gè)較小的原子核，稱為自發(fā)性的核分裂，出現(xiàn)在大量的不穩(wěn)定核子自發(fā)性的衰變時(shí)，一般也會(huì)釋放伽馬射線、中子或是其他粒子。

地球上有28種化學(xué)元素具有放射性，其中有34種放射性同位素是在太陽系形成前*存在的。*的放射性同位素例子是鈾和釷；也包括在自然界中，半衰期長(zhǎng)的同位素，例如鉀-40；有15種是半衰期短的同位素，像鐳及氡，是由原始核素衰變后的產(chǎn)物；也有因?yàn)橛钪嫔渚€而產(chǎn)生的，像碳-14*是由宇宙射線撞擊氮-14而產(chǎn)生。放射性同位素也可由粒子加速器或核反應(yīng)堆而人工合成，其中有650種的半衰期超過一小時(shí)，有數(shù)千種的半衰期更短。

衰變類型

放射性原子核能以許多不同的形式進(jìn)行衰變以使自身達(dá)到更穩(wěn)定的狀態(tài)。下表中總結(jié)了主要的幾種衰變類型。一個(gè)質(zhì)量數(shù)為A、原子序數(shù)為Z的原子核在表中描述為（A, Z），“子核”一欄以這種描述方式指出母核衰變后產(chǎn)生的子核與母核的不同。例如，（A ?1，Z + 1）意為“子核質(zhì)量數(shù)比母核少1（少一個(gè)核子），而原子序數(shù)比母核多1（多一個(gè)質(zhì)子）”。