Ραδιενέργεια

Ραδιενέργεια είναι το φαινόμενο της εκπομπής σωματιδίων ή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας από τους πυρήνες ορισμένων χημικών στοιχείων, που γι' αυτό το λόγο ονομάζονται ραδιενεργά. Από τα περίπου 2500 νουκλίδια που είναι γνωστά στην επιστήμη, λιγότερα από 300 είναι ραδιενεργά. Τα άτομα των ραδιενεργών στοιχείων φέρουν ασταθείς πυρήνες, οι οποίοι έχουν ατομικό αριθμό 82 και άνω, όπως λ.χ. το πολώνιο (Po), στοιχεία δηλαδή που είναι βαρύτερα από το μόλυβδο (Pb). Αυτό σημαίνει πως αυτοί μπορούν να διασπασθούν αυθόρμητα διότι οι πυρηνικές ελκτικές δυνάμεις που τους ασκούνται είναι ασθενέστερες λόγω της μεγάλης απόστασης. Κατά τον αυθόρμητο μετασχηματισμό ενός πυρήνα απελευθερώνεται πυρηνική ακτινοβολία. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται ραδιενεργή διάσπαση. Η ακτινοβολία συνίσταται σε σωματίδια άλφα (ή ακτίνες α), σωματίδια βήτα (ή ακτίνες β) και ακτινοβολία γάμμα (ή ακτίνες γ). Η ακτινοβολία γάμμα φέρει συνήθως την περισσότερη ενέργεια από τα προϊόντα των ραδιενεργών διασπάσεων. Γενικά όλα τα προϊόντα της διάσπασης μπορεί να αποδειχτούν επικίνδυνα για την ισορροπία της λειτουργίας των ζωντανών οργανισμών, προκαλώντας συχνά μεταλλάξεις και ανωμαλίες. Ο πυρήνας του ατόμου του ραδιενεργού στοιχείου εκπέμποντας ακτίνες α ή β μεταστοιχειώνεται, δηλαδή υφίσταται αλλαγή στον ατομικό του αριθμό, οπότε ο πυρήνας που εξέπεμψε το σωματίδιο άλφα ή βήτα, μετατρέπεται σε πυρήνα κάποιου άλλου χημικού στοιχείου.

 Το φαινόμενο της Ραδιενέργειας παρατηρήθηκε για πρώτη φορά από τον γάλλο φυσικό Ανρί Μπεκερέλ το 1896, όταν πρόσεξε πως το θειϊκό κάλιο-ουρανίλιο εκπέμπει συνεχώς ακτινοβολία που μοιάζει με τις ακτίνες Χ και προσβάλλει τη φωτογραφική πλάκα. Τις ίδιες ακτίνες, που αρχικά ονομάσθηκαν "ακτίνες Μπεκερέλ" ή "ακτίνες ουρανίου", εκπέμπουν και άλλες ενώσεις του ουρανίου. Το φαινόμενο αυτό της αυθόρμητης εκπομπής ενέργειας χωρίς εξωτερικό αίτιο ήρθε και τάραξε τις τότε κρατούσες αντιλήψεις στη Φυσική διότι φαινομενικά ερχόταν σε αντίθεση με το θεμελιώδες αξίωμα της διατήρησης της ενέργειας. Αργότερα όμως, με τη συστηματική μελέτη του φαινομένου διαπιστώθηκε πως δεν συνέβαινε κάτι τέτοιο. Το 1898 το ζεύγος Κιουρί (Πιέρ Κιουρί και Μαρία Σκλοντόφσκα) απομόνωσαν το χημικό στοιχείο ράδιο -που είναι ραδιενεργό σε μεγαλύτερο βαθμό από το ουράνιο- καθώς και άλλες ουσίες εκμεταλλευόμενοι την ιδιότητα των εκπεμπομένων ακτίνων να καθιστούν αγώγιμο τον αέρα. Έτσι δια μετρήσεως της ραδιενέργειας κατάφεραν να καταδείξουν πως ο πισσουρανίτης και κάποια άλλα ορυκτά παρουσιάζουν περισσότερη ραδιενέργεια από το καθαρό μέταλλο ουράνιο, που λαμβάνεται μετά από κατεργασία αυτού του ορυκτού. Έτσι, το ζεύγος Κιουρί κατάφερε να απομονώσει το στοιχείο πολώνιο, (όνομα που δόθηκε από τη Μαρία Κιουρί προς τιμή της πατρίδας της), και που χημικά συγγενεύει με το Βισμούθιο. Στη συνέχεια το ζεύγος με τη συνεργασία του Μπεμόντ πέτυχε την απομόνωση μετά από συστηματικές ανακρυσταλλώσεις μιας δεύτερης ουσίας λίαν εντόνως ραδιενεργού του ραδίου, η οποία συγγενεύει προς το Βάριο και που απομονώθηκε υπό μορφή χλωριούχου και βρωμιούχου άλατος. Αργότερα ο Ντεμπιέρν απομόνωσε από τον πισσουρανίτη και τρίτη ραδιενεργή ουσία που την ονόμασε ακτίνιο και που συγγενεύει με το Θόριο. Τις ακτινοβολίες εκ των ενώσεων του θορίου μελέτησε επισταμένα ο βαρόνος Έρνεστ Ράδερφορντ. Το 1902 οι Ράδερφορντ και Σόντυ αντελήφθησαν τελικά ότι η πηγή της εκπεμπόμενης ενέργειας είναι η μερική διάσπαση των ατόμων, κατά την οποία και εκσφενδονίζεται τεμάχιο του πυρήνα τους με μεγάλη ταχύτητα, μεταστοιχειούμενο σε άλλο άτομο. Σήμερα, εκτός των ραδιενεργών ουσιών που απαντώνται στη Φύση, κατέστη δυνατή η τεχνητή παρασκευή ραδιενεργών στοιχείων, με συνέπεια να διακρίνουμε τη ραδιενέργεια σε Φυσική και σε Τεχνητή ραδιενέργεια. Η χρήση της ραδιενέργειας έχει μεγάλη έκταση σήμερα και μεταξύ άλλων έχουν δημιουργηθεί εφαρμογές παραγωγής ενέργειας, διάγνωσης και θεραπείας ασθενειών (πυρηνική ιατρική), συντήρησης τροφίμων μέχρι και εντοπισμού αδύνατων σημείων σε σωλήνες παροχής. Πυρηνική ενέργεια Πυρηνικές αντιδράσεις Σωματιδιακή φυσική Ατομικό βάρος Φυσική Βασικές πληροφορίες για την ραδιενέργεια από την σελίδα "HyperPhysics"(Αγγλικά)