A-level 物理（进阶物理学）/放射性发射

“放射性”是一个涵盖了“放射性”原子核发出的几种不同发射的总称。主要有三种辐射：α、β和γ。当发生辐射时，必须守恒四件事：

质量
电荷
轻子数
重子数

在公式中，质量和电荷显示在粒子的符号旁边。例如，质量为 1u 且不带电的中子是 $_{0}^{1}n$ 。原子核的电荷等于原子核中质子的数量（可以忽略电子）。轻子数和重子数可以通过计算等式两侧的轻子和重子的数量获得，记住反粒子的轻子数和重子数是负的。

α 辐射

质量大于 82u 的不稳定原子核会发射 α 辐射。这包含一个氦原子核 ( $_{2}^{4}He$ )。α 粒子只是从原子核中分离出来。由于粒子没有电子，因此它的电荷为 +2e。这与它相对较大的质量相结合，意味着它很容易与其他粒子发生反应，使它们电离，这意味着它只能穿透几厘米的空气。

β 辐射

质量低于 82u 的不稳定原子核会发射 β 辐射。有两种类型的 β 辐射。β^- 辐射包含一个电子 ( $_{-1}^{0}e$ )。这是由中子比质子多的原子核产生的。一个中子会变成一个质子，为了平衡轻子数，它会发射一个电子和一个反中微子。β⁺ 辐射包含一个正电子 ( $_{1}^{0}e$ )。这是由中子数量和质子数量大致相同的原子核产生的。一个质子会变成一个中子，它会发射一个正电子和一个中微子。

β 粒子也会电离粒子，但由于它们具有较少的电荷和质量，因此它们不会像 α 粒子那样容易地电离，因此它们传播的更远（平均而言）。α 辐射和 β 辐射都会导致发射它们的原子核变成另一种元素（嬗变）。

γ 辐射

原子核的结合能是量子化的——它们只能取某些值。当电子从一个能级跃迁到一个低能级时，这种能量必须去往某个地方——它以 γ 光子的形式存在。原子核的结构不会受到 γ 辐射的影响。γ 辐射是电离的，但只有在正确的频率——它电离的事物的共振频率。γ 辐射传播得非常远，只有厚厚的铅层才能阻止它。

问题

您将需要一个元素周期表。

1. 镅-241 是一种 α 发射体。这种衰变会产生什么元素和什么同位素？

2. 碘-129 是 β^- 发射体。这种衰变会产生什么元素和什么同位素？

3. γ 射线用于杀死食物中的微生物。为什么食物不会变得具有放射性？

4. 钚-244 通过发射 α 粒子进行衰变。它做了两次，发射了一个 β^- 粒子，然后又发射了两个 α 粒子。每次原子核都会变成不同的元素。最后会产生什么元素？

5. 碳-11 通过放射性发射变成硼-11。发射了什么？

6. 铀-236 衰变，遵循以下方程

$_{92}^{236}U\to \;_{90}^{232}Th+\;X$

确定方程式中的粒子 X。

解答