RADIOAKTYWNOŚĆ – Co to jest?

Promieniotwórczość nazywana również radioaktywnością jest naturalnym zjawiskiem towarzyszącym rozpadom jąder atomów niektórych pierwiastków. Ze względu na przebieg rozpadu mogą powstać różne rodzaje promieniowania. Do najczęściej spotykanych należą:

  • Promieniowanie Gamma – polegające wyrzuceniu nadmiaru energii w formie fotonu (pozbawionego masy i ładunku elektrycznego nośnika energii)
  • Promieniowanie Beta – jest to elektron. Bardzo lekki element atomu, który posiada ładunek ujemny. Oznacza to, że jeśli będzie się poruszał w polu elektromagnetycznym, to zacznie skręcać w kierunku bieguna dodatniego.
  • Promieniowanie Alfa – jest to odłamek jądra atomowego składający się z dwóch neutronów i dwóch protonów. Ze względu na identyczną budowę można je uznać za jądro atomu helu. Promieniowanie alfa posiada ładunek dodatni, i podobnie jak promieniowanie Beta, w trakcie ruchu w polu elektromagnetycznym zacznie skręcać (lecz w tym przypadku w kierunku bieguna ujemnego).
  • Promieniowanie neutronowe – jest to nic innego jak neutrony, czyli elementy jądra atomowego nie posiadające żadnego ładunku elektrycznego.
Różne rodzaje promieniowania w rożny sposób przenikają przez materię.

Różne rodzaje promieniowania posiadają zróżnicowane właściwości, które są powiązane z posiadanym ładunkiem elektrycznym (dodatnim, ujemnym lub jego brakiem), jak również z posiadaną masą. Im większą masę posiadają elementy składowe promieniowania, tym większą mogą przenosić energię. Jednocześnie masa (a dokładnie połączony z nią rozmiar elementów) utrudnia przechodzenie promieniowania przez różne materiały. Z tego powodu można opisać promieniowanie w następujący sposób.

  • Promieniowanie Alfa dość łatwo ulega rozbiciu o otaczające je atomy. Powoduje to, że ma niewielki zasięg oddziaływania (do 4 cm w powietrzu), zaś zwykła kartka papieru stanowi dla niego przeszkodę nie do pokonania. Jednak cząstka Alfa zachowuje się podobnie do kuli armatniej i na tym krótkim dystansie z łatwością rozrywa wszystkie napotkane wiązania chemiczne i roztrąca napotkane atomy.
  • Promieniowanie Beta znacznie łatwiej przelatuje przez większość materiałów. Z tego powodu do zatrzymania tego rodzaju promieniowania potrzeba wyraźnie gęstszych materiałów (np. blachy). Jednocześnie pojedyncza cząstka beta niesie znacznie mniejszą energię. Tym samym jej oddziaływanie na otoczenie jest znacznie łagodniejsze niż w przypadku promieniowania Alfa. Promieniowanie Beta może lecieć kilka-kilkanaście metrów w powietrzu.
  • Promieniowanie Gamma z powodu braku masy, bardzo łatwo przechodzi przez wszystkie materiały. Aby je powstrzymać musi znaleźć się atom który po uderzeniu pochłonie jego energie. Z tego powodu osłony przed promieniowaniem Gamma są wykonywane z bardzo gęstych materiałów takich jak ołów a nawet uran.
  • Promieniowanie Neutronowe jest najciekawszym rodzajem promieniowania. Neutron po zderzeniu z jądrem atomowym może się zwyczajnie odbić, lub zostać przez nie pochłonięte. W ten sposób powstają atomy tego samego pierwiastka o różnej ilości neutronów. Zbyt duża ilość neutronów może spowodować, że jądro atomu pęknie tworząc dwa osobne atomy oraz wyrzucając kilka neutronów. Jeśli spowodują one podobne zjawiska w jądrach kolejnych atomów to będzie można powiedzieć o tzw. reakcji łańcuchowej.
    Ale istnieje też inna możliwość. Nadmiarowy neutron w jądrze atomu może ulec rozpadowi na proton i elektron. Wówczas możemy stwierdzić, że atom z nadmiarowym neutronem zmienił się w atom innego pierwiastka. Przypomina to alchemiczną przemianę ołowiu w złoto (i jest to całkowicie możliwe).
    Promieniowanie neutronowe może zostać zatrzymane przez materiały zawierające znaczną ilość wodoru (np. wodę). Lecz neutrony bardzo łatwo przelatują przez wiele innych osłon takich jak stal czy beton.
Przykład dłoni ludzkiej prześwietlonej promieniowaniem rentgenowskim.

Promieniowanie po raz pierwszy zostało zaobserwowane przez Wilhelma Roentgena w 1895. Było to promieniowanie wytwarzane sztucznie przez nietypową formę lampy, która została nazwana później lampą rentgenowską. Pozwalała na prześwietlanie na wylot różnych przedmiotów, tak aby możliwe było zobaczenie, co jest w środku. Metoda ta jest powszechnie stosowana dzisiaj np. do oglądania złamań kości. Odkryte promieniowanie zostało nazwane promieniowaniem X (lub jak kto woli rentgenowskim) i jest bardzo zbliżone do promieniowania Gamma.


Zaledwie rok później Henri Becquerel odkrył, że próbki uranu zamknięte w szufladzie powodują zaczernienie kliszy fotograficznej. Obserwacja ta wraz z pracą jego asystentów Marii Skłodowskiej-Curie i Pierre’a Curie doprowadziły do udowodnienia, że niektóre materiały (np. Uran) same z siebie wydzielają różne rodzaje promieniowania. Dalsze badania pozwoliły na stopniowe zbadanie jakie rodzaje promieniowania występują, jak również jakie są ich właściwości i sposób powstawania.

Obecnie wiemy, że świat składa się z co najmniej 3300 różnych rodzajów izotopów, lecz tylko 251 z nich nie ulega rozpadom promieniotwórczym. Oznacza to, że promieniotwórczość jest zjawiskiem niezwykle powszechnym i towarzyszącym nam w każdej sekundzie życia.

Bardzo często używa się nieprawidłowego terminu promieniowanie radioaktywne. Jest to sformułowanie bez sensowne, bo oznacza dokładnie „powstawanie promieniowania powodowane powstawaniem promieniowania”…  Jednak jest to zrozumiały błąd jeśli uwzględnimy, że istnieją również inne rodzaje promieniowania niezwiązane z rozpadami promieniotwórczymi np. promieniowanie UV, promieniowanie kosmiczne czy promieniowanie cieplne.

Z tego powodu jeśli chcemy używać jednoznacznych i poprawnych terminów to najlepiej jest mówić o „promieniowaniu jądrowym” lub „promieniowaniu jonizującym”.

Tekst: Mateusz Stecki