9-1 物理/原子与核辐射
尽管对于特定元素通常有几种不同的同位素，但只有少数是稳定的，这意味着它们可以无限期地存在。不稳定的同位素无法长时间存在，它们通过其原子核（nucleus 的复数）发射（发出）辐射衰变成稳定的同位素。这被称为放射性衰变，这是一个随机过程；科学家无法准确预测它何时发生。
活度是放射性核素衰变的速率，用于测量放射性衰变的速率，单位为贝克勒尔（）。活度也与计数率相关，计数率是由探测器（例如盖革-米勒管和计数器）每秒记录的衰变次数。高计数率意味着高活度，反之亦然。
下表显示了在放射性衰变过程中可能发射的不同类型的核辐射的比较
| 核辐射 | 它是什么？ | 空气中的射程 | 它们能穿透材料多远？ | 它们的电离能力有多强？ |
|---|---|---|---|---|
| α粒子 | 2 个质子和 2 个中子（与氦原子核相同） | 几厘米 | 被一张纸吸收 | 强电离 |
| β粒子 | 一个高速电子，它是当一个中子变成一个质子时发射出来的 | 几米 | 被 5 毫米厚的铝板吸收 | 中等电离 |
| γ射线 | 电磁辐射（能量）波 | 很长距离 | 能够穿透大多数材料很远 但被厚厚的铅板和混凝土吸收。 |
弱电离 |
| 中子 | 单个中子 |
电离能力衡量核辐射的强度。电离能力越强，粒子的尺寸越大，但粒子移动越快，越容易被吸收。
核方程式使用特殊的符号和数学来表示和计算放射性衰变。它们看起来非常像化学方程式，因为它们显示了衰变前的原子和衰变后的原子以及任何元素的周期符号，以及辐射的特殊符号。以下是一个例子
这显示了铀-238 衰变形成钍-234 并发射出一个 α 粒子。就像在化学中一样，上面的数字是质量数，下面的数字是原子序数。就像在所有数学中一样，一侧必须与另一侧相同；因此，一侧的总质量数等于另一侧的总质量数（原子序数也是如此），因为原子不能被创造或破坏。以下列表显示了每种不同类型的核辐射所使用的符号
- α 粒子可以用 来表示氦原子，或者使用希腊字母 （具有相同的质量数和原子序数）来表示。
- β 粒子将是 ，因为它是电子，或者，.
- γ 粒子只能用 来表示。不会发生质量或原子序数变化，因为是能量从原子核中发射出来，而不是其他任何东西。
- 中子将是 .
由于放射性衰变是随机的，科学家测量同位素的半衰期来预测核素的活度。半衰期是指样品中同位素核素数量减半所需的时间。这是因为一些放射性核素会比其他核素衰变得更快，因此使用许多放射性核素的样品可以让我们观察衰变的平均速率。要从图中找到半衰期，只需沿着图看半数值的位置，并记录该点的时间。
半衰期还意味着活度或计数率减半所需的时间，因为衰变速率将以与放射性同位素衰变成不同同位素相同的速率下降。
半衰期短意味着放射性活度下降很快，因为衰变速度快得多。然而，它们可能非常危险，因为它们会释放大量的辐射，但很快就会变得安全。另一方面，半衰期长的同位素以更慢的速度释放辐射，但这可能很危险，因为某些区域可能会暴露在辐射中长达数百万年。
我们可以通过从图中读取多个半衰期后的总衰减量来计算总衰减量，方法是将另一个半衰期或更长时间的衰减时间加起来后，读取放射性原子核的数量。想象一下将半衰期作为单位。然后，我们还可以通过将第一个半衰期时的初始读数除以几个半衰期距离后的读数，计算出这两个读数之间的比率。
背景辐射是始终存在于我们周围的低水平辐射，但它无害，因为辐射剂量（以西弗特测量）太低，不足以损害人体组织。
放射性污染是指含有放射性原子或其他物质的材料的意外存在，换句话说，是指意外的放射性原子进入或附着在物体上。污染是危险的，因为原子会发生放射性衰变（释放辐射）。当物体受到污染时，α粒子是最危险的辐射形式，因为它们在非常局部的区域内造成最大的伤害，因为这些粒子具有最大的电离能力。
照射是指物体暴露于核辐射。尽管物体被照射，但它并没有变得具有放射性。任何类型的高水平照射都是有害的，尤其是来自β粒子和γ粒子的照射，因为它们比α粒子传播得更远。
由于人类暴露于辐射会导致死亡，因此对辐射对人类影响的研究非常重要，这些研究必须以科学期刊的形式撰写、出版和同行评审，以便将任何挽救生命的发现分享给全世界。
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