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元素简史:物质转换实现,半衰期术语创造

时间:2023-10-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:1902年,两人公布了这一发现。他在1907年创造了“半衰期”这个术语,以此来表述衰变的速度,指的就是给定的放射性物质样本,其一半衰变成另一种元素所需的平均时间。α粒子包含2个质子和2个中子——实质上就是氦原子核。γ射线以光子形式发射,但表现为波。光子并不是有质量或带电荷的粒子,可以在空气中传播数百米,只有较厚的铅等高密度材料才能阻挡。一旦冷却,任何由钾的放射性衰变产生的气体都会被困在其中。

元素简史:物质转换实现,半衰期术语创造

只用了短短几年时间,人们就解开了放射性之谜。就在贝克勒尔发现放射性的四年之后,1900年,同在加拿大蒙特利尔的麦吉尔大学工作的一对同事卢瑟福和英国化学家索迪(F. Soddy)认识到,放射性衰变涉及一种元素向另一种元素的转变,这正是古代炼金术士们所追求的。一种元素慢慢地变成另一种完全不同的元素,放射出“贝克勒尔射线”,是这一过程的重要环节。1902年,两人公布了这一发现。

卢瑟福观察到,不同的放射性元素会以不同的速度衰变。他在1907年创造了“半衰期”这个术语,以此来表述衰变的速度,指的就是给定的放射性物质样本,其一半衰变成另一种元素所需的平均时间。卢瑟福还提出了一个判断岩石年龄的方法:检测镭衰变成铅-206的程度。

α射线、β射线、γ射线

α射线是从原子核中发射α粒子。α粒子包含2个质子和2个中子——实质上就是氦原子核。这是穿透力最小的辐射形式,可以被一张纸或几厘米厚的空气阻挡。

β射线是高能电子(或正电子,一种类似电子却带正电荷的粒子)的发射。可以在空气中传播数米远,也可以穿透皮肤,但能被厚厚的塑料片阻挡。(www.xing528.com)

γ射线以光子形式发射,但表现为波。光子并不是有质量或带电荷的粒子,可以在空气中传播数百米,只有较厚的铅等高密度材料才能阻挡。

α粒子(红色)、β粒子(蓝色)以及γ射线(绿色)的穿透力

“寿比南山”

氩是钾-40放射性衰变的产物,其半衰期为12.5亿年。这极长的半衰期,使钾氩的平衡成为确定地质考古样本年代的有效方法。当火山岩还是炽热液体的时候,气体会从火山岩中逸出。一旦冷却,任何由钾的放射性衰变产生的气体都会被困在其中。通过测量岩石中氩的比例,科学家就可以判断岩石的年龄(即熔岩凝固后的时间),精确度在约100万年以内。

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