Zobrazení zdroje stránky Radioaktivita

[[Soubor:radioactive.svg|náhled|Mezinárodní výstražný symbol, označující radioaktivní materiál.]]
[[Soubor:Logo iso radiation.svg|náhled|Nový doplňkový výstražný symbol ionizujícího záření schválený dne [[15. únor]]a [[2007]] [[Mezinárodní agentura pro atomovou energii|Mezinárodní agenturou pro atomovou energii (IAEA)]] a [[Mezinárodní organizace pro normalizaci|Mezinárodní organizací pro normalizaci (ISO)]]. Klasický žluto-černý symbol radioaktivity nahrazuje jen v určitých případech.]]

'''Radioaktivita''' neboli '''radioaktivní přeměna''' (nepřesně '''radioaktivní rozpad''')<ref group="pozn.">U radioaktivní přeměny beta prostřednictvím záchytu elektronu nebo u inverzní přeměny beta se nejedná o rozpad, ale jde v podstatě o jadernou reakci, do které vstupuje jádro a další částice.</ref> je jev, při němž dochází k vnitřní přeměně složení nebo energetického stavu atomových [[Atomové jádro|jader]], přičemž je zpravidla emitováno vysokoenergetické [[ionizující záření]].<ref group="pozn.">U radioaktivní přeměny beta prostřednictvím záchytu elektronu není emise záření součástí vlastní radioaktivní přeměny, ale až následných změn v elektronovém obalu jádra.</ref>

K radioaktivní přeměně může docházet [[Spontánní štěpení|spontánním štěpením]] u nestabilních [[radionuklid]]ů<ref>Ullmann, V. ''[http://astronuklfyzika.cz/JadRadFyzika2.htm Jaderná a radiační fyzika - Radioaktivita.]'' [cit. 2015-07-16] http://astronuklfyzika.cz</ref> nebo [[Jaderná reakce|jadernou reakcí]] při kolizi s jinou částicí. Může se jednat o [[Štěpná jaderná reakce|štěpnou reakci]], při které se jádro po dopadu [[subatomární částice]] rozpadne na jádra lehčích prvků, nebo o [[Jaderná fúze|jadernou fúzi]], při které dochází naopak ke slučování lehčích jader.

Změní-li se počet protonů v jádře, dojde ke změně prvku.

Radioaktivitu objevil v roce [[1896]] [[Henri Becquerel]] u solí [[uran (prvek)|uranu]]. K objasnění podstaty radioaktivity zásadním způsobem přispěli [[Francie|francouzský]] fyzik [[Pierre Curie]] a [[Marie Curie-Skłodowská]] [[Polsko|polského]] původu.<ref>[http://www.techmania.cz/edutorium/art_vedci.php?key=141 Curie-Sklodowská Marie] {{Wayback|url=http://www.techmania.cz/edutorium/art_vedci.php?key=141 |date=20120608073541 }} techmania.cz</ref>

== Přirozená a umělá radioaktivita ==
Radioaktivita se rozděluje na  '''přirozenou''' a '''umělou'''.

=== Přirozená radioaktivita ===
Přirozená radioaktivita je důsledkem samovolné přeměny atomového jádra. Přirozeně radioaktivních je mnoho [[látka|látek]] v [[příroda|přírodě]] (takové látky se pak označují jako '''radioaktivní látky'''), včetně tkání [[živý organismus|živých organismů]].<ref>{{Citace elektronické monografie
 | url = http://atominfo.cz/2012/11/radiouhlikove-datovani-jak-funguje-nejrozsirenejsi-datovaci-metoda/
 | titul = Radiouhlíkové datování: jak funguje nejrozšířenější datovací metoda 
 | kapitola = 
 | vydavatel = Atom
 | datum vydání = 2012-11-19 
 | datum přístupu = 2015-02-19
}}</ref>

=== Umělá radioaktivita ===
Umělou radioaktivitu získají prvky [[transmutace|transmutací]], vlivem [[řetězová reakce|řetězové reakce]] nebo působením [[urychlovač|urychlených]] částic. Umělá radioaktivita je tedy podmíněna přeměnou jádra, která je způsobena vnějším vlivem, například při ostřelování [[částice alfa|částicemi alfa]] se jádra mohou dále samovolně přeměňovat, tedy vykazují radioaktivitu. Takováto jádra v&nbsp;přírodě běžně neexistují, ale byla vytvořena uměle. Zákonitosti přeměny těchto uměle vytvořených jader jsou shodné se zákony popisujícími přeměny přirozeně radioaktivních jader. Poněvadž však ke vzniku těchto jader byl nutný vnější umělý zásah, hovoří se o umělé radioaktivitě.

Jev umělé radioaktivity lze demonstrovat na následujícím příkladu. Vložení radioaktivního [[izotop]]u [[polonium|polonia]] <math>{}_{84}^{210}\mathrm{Po}</math> do [[hliník]]ové nádoby vede ke vzniku pronikavého [[záření]], které vychází z&nbsp;nádoby, a které neustává ani po odstranění polonia z&nbsp;nádoby. Hliníková nádoba se tedy působením radioaktivního polonia sama stala (uměle) radioaktivní.

Polonium <math>{}_{84}^{210}\mathrm{Po}</math> je totiž přirozeně radioaktivní, přičemž při své přeměně vyzařuje částice&nbsp;α, které přeměňují hliník na izotop [[fosfor]]u
:<math>{}_{84}^{210}\mathrm{Po} \,\to\, {}_{82}^{206}\mathrm{Pb} + {}_2^4\alpha</math>,
:<math>{}_{13}^{27}\mathrm{Al} + {}_2^4\alpha \,\to\, {}_{15}^{30}\mathrm{P} + n</math>,
kde <math>n</math> označuje [[neutron]].

Izotop fosforu <math>{}_{15}^{30}\mathrm{P}</math> je však nestabilní s&nbsp;[[poločas přeměny|poločasem]] přeměny <math>T\approx 135,5\,\mbox{s}</math>. Prostřednictvím kladné [[záření beta|přeměny beta]] přechází na stabilní [[křemík]], tedy
:<math>{}_{15}^{30}\mathrm{P}\,\to\, {}_{14}^{30}\mathrm{Si} + e^{+} + \nu</math>,
kde <math>e^{+}</math> je vyzářený [[pozitron]] a <math>\nu</math> představuje [[neutrino]].

Umělou radioaktivitu poprvé pozorovali manželé Joliot-Curie v prosinci 1933. Omylem zapomenutá hliníková fólie po pokusech s&nbsp;pozitrony zůstala u čítače paprsků. Na něm se později objevil nezvykle vysoký počet záznamů. Při pátrání po příčině se podařilo objevit výše zmíněnou reakci a chemicky ji dokázat. Za svůj objev byli oba objevitelé oceněni Nobelovou cenou.

== Zákon radioaktivní přeměny ==
Vlastnosti radioaktivní přeměny lze zkoumat pomocí [[statistika|statistických]] metod.

Předpokládejme, že za [[čas]]ový interval <math>\mathrm{d}t</math> dojde k přeměně <math>\mathrm{d}n</math> [[atom]]ů radioaktivní látky. Počet přeměněných atomů <math>\mathrm{d}n</math> je úměrný počtu částic v daném časovém okamžiku, který se označí <math>n</math>. Tuto úměru lze vyjádřit vztahem
:<math>-\mathrm{d}n = \lambda n \mathrm{d}t</math>,
kde <math>\lambda</math> je přeměnová konstanta, která charakterizuje předpokládanou [[rychlost]] přeměny [[radionuklid]]u. Znaménko ''–'' souvisí s tím, že s rostoucím časem dochází k poklesu okamžitého počtu částic.

[[Integrál|Integrací]] předchozího vztahu je možné počet částic v&nbsp;čase <math>t</math> vyjádřit jako
:<math>n = n_0\mathrm{e}^{-\lambda t}</math>,
kde <math>n_0</math> představuje počet částic v čase <math>t=0</math>. Tento vztah se označuje jako '''zákon radioaktivní přeměny'''.

Pro praktické využití je vhodnější využít úměry mezi počtem částic a jejich celkovou [[hmotnost]]í, hmotností radioaktivního vzorku <math>m</math>. Předchozí vztah pak lze přepsat ve tvaru
:<math>m = m_0\mathrm{e}^{-\lambda t}</math>,
kde <math>m_0</math> je počáteční hmotnost radioaktivního vzorku a <math>m</math> je jeho hmotnost v čase <math>t</math>.

=== Poločas přeměny ===
{{Podrobně|Poločas přeměny}}
Doba, za kterou dojde k&nbsp;rozpadu poloviny z&nbsp;původního počtu atomů radionuklidu, se označuje jako [[poločas přeměny]] <math>T</math>. Počet částic po uplynutí této doby je <math>n=\frac{n_0}{2}</math>, čímž vznikne pro poločas přeměny vztah
:<math>T = \frac{\ln{2}}{\lambda}\approx 0,693\cdot\lambda^{-1}</math>

=== Střední doba života ===
Další veličinou charakterizující radioaktivní přeměnu je [[střední doba života]] <math>\tau</math>, což je [[čas]], po němž klesne původní počet atomových jader <math>n_0</math> na hodnotu <math>n=\frac{n_0}{\mathrm{e}}</math>. Střední doba života má hodnotu
:<math>\tau = \frac{1}{\lambda} = \frac{T}{\ln{2}}</math>

=== Aktivita (radioaktivita) ===
Rychlost radioaktivní přeměny charakterizuje [[fyzikální veličina]] aktivita (radioaktivita) <math>A</math>, která se definuje vztahem
:<math>A = \left|\frac{\mathrm{d}n}{\mathrm{d}t}\right|</math>
Dosazením z předchozích vztahů dostaneme
:<math>A = \lambda n = \lambda n_0\mathrm{e}^{-\lambda t} = A_0\mathrm{e}^{-\lambda t}</math>,
kde <math>A_0</math> označuje aktivitu v počátečním čase a <math>A</math> je aktivita v čase <math>t</math>. Aktivita, tedy rychlost rozpadu, klesá s časem.

Jednotkou aktivity je [[becquerel]] (Bq), případně [[curie (jednotka)|curie]] (Ci).

== Druhy vznikajícího záření  ==
[[Záření]], které při radioaktivní přeměně vzniká, je zpravidla tří druhů:

* záření alfa je proud [[atomové jádro|jader]] [[helium|helia]] ([[částice alfa|částic alfa]]) a nese kladný [[elektrický náboj]], má nejkratší dosah (lze ho zastavit např. i listem [[papír]]u).

* [[záření beta|Záření β]] je proud specificky nabitých [[elektron]]ů/pozitronů. Rozlišuje se záření β<sup>−</sup> (elektrony) a β<sup>+</sup> (kladně nabité [[pozitron]]y), lze ho odstínit 1&nbsp;[[centimetr|cm]] [[polymethylmethakrylát|plexiskla]] nebo 1&nbsp;[[milimetr|mm]] [[olovo|olova]], avšak při stínění urychlených elektronů těžkým materiálem (kovy) vzniká [[brzdné záření|brzdné rentgenové záření]].

* [[záření gama|Záření γ]] je [[elektromagnetické záření]] vysoké [[frekvence]], tedy proud velmi energetických [[foton]]ů. Nemá [[elektrický náboj]], a proto nereaguje na [[elektrické pole]]. Jeho pronikavost je velmi vysoká, pro odstínění se používají velmi tlusté štíty z&nbsp;kovů velké hustoty (např. [[olovo|olova]]) a nebo slitin kovů velké hustoty. Platí, že čím větší hustota a tloušťka štítu, tím více je záření odstíněno.

* Kromě těchto částic mohou při radioaktivních přeměnách, zejména některých uměle připravených nuklidů, být emitovány [[neutron]]y nebo [[proton]]y (jednotlivě nebo ve dvojici{{#tag:ref|5 protonů emitovaných při rozpadu uměle připraveného izotopu dusíku <sup>9</sup>N jsou ve skutečnosti postupně vyzářený jeden proton, poté pár protonů a nakonec další pár protonů.<ref>{{Citace elektronického periodika
 | příjmení1 = Houser
 | jméno1 = Pavel
 | titul = Objevili dusík-9, izotop s pouhými 2 neutrony
 | periodikum = SCIENCEmag.cz
 | vydavatel = Nitemedia s.r.o.
 | datum_vydání = 2023-11-02
 | url = https://sciencemag.cz/objevili-dusik-9-izotop-s-pouhymi-2-neutrony/
 | datum_přístupu = 2023-11-02
}}</ref>|group="pozn."}}). Proud elektricky neutrálních [[neutron]]ů<ref group="pozn.">V souvislosti s&nbsp;radioaktivním rozpadem se u emise neutronů zpravidla nepoužívá pojem „neutronové záření“. Velkou produkcí emitovaných neutronů ([[neutronové záření|neutronovým zářením]]) jsou však doprovázeny štěpné jaderné reakce, ale u nich se zase nehovoří o neutronové radioaktivitě, i když část emitovaných neutronů má prokazatelně zpožděný vznik a proto pochází až z&nbsp;radioaktivního rozpadu odštěpků.</ref> pohltí např. materiály bohaté na [[vodík]] (tlustá vrstva vody, [[uhlovodíky]] jako [[ethen|ethylen]], parafín či organické plasty), [[bor (prvek)|bor]] (karbid boru, voda s kyselinou boritou), nebo tlustá vrstva betonu. Proud protonů má pronikavost mezi zářením alfa a beta.

* Radioaktivní přeměna beta je také doprovázena emisí [[neutrino|neutrina či antineutrina]]. Tyto částice interagují pouze [[slabá interakce|slabě]] (nezahrnují se do [[ionizující záření|ionizujícího záření]]) a nelze je v&nbsp;pozemských podmínkách prakticky odstínit.

* Některé uměle připravené nuklidy se přeměňují [[spontánní štěpení|spontánním štěpením]] (zpravidla doprovázeným emisí jednoho či více neutronů) nebo emisí „klastru“ nukleonů, např. jádra [[uhlík-14|uhlíku-14]] či neonu-24 (tyto přeměny již byly pozorovány u více než 20 nuklidů s emisí klastru více než 10 různých druhů). Odštěpky i klastry mají velmi silnou ionizační schopnost, a proto nižší pronikavost než záření alfa.

== Rozpadové řady ==
[[Kvantová mechanika]] umožňuje pro každý [[izotop]] spočítat pravděpodobnost, že jádro se v daném [[čas]]ovém intervalu přemění. Pro větší množství látky z toho lze určit [[poločas přeměny|poločas]] přeměny, kterým se charakterizuje rychlost přeměny. Udává, za jak dlouho se přemění právě polovina [[atomové jádro|jader]] ve vzorku. U [[Těžké kovy|těžkých prvků]] jsou produkty rozpadu rovněž nestabilní a přeměňují se dále. Tento proces popisuje přeměnová [[rozpadová řada]].

== Zajímavosti ==
* Radioaktivní přeměna poskytla první důkaz toho, že zákony řídící subatomový svět mají ryze [[Stochastika|stochastický charakter]].
* Neexistuje vůbec žádný způsob, jak předpovědět, jestli dané jádro ze vzorku bude tím, které se přemění v následující sekundě. U všech jader je tato pravděpodobnost stejná bez jakéhokoliv ohledu na jejich minulost. Tedy např. pravděpodobnost rozpadu právě vzniklého jádra uranu je zcela stejná jako pravděpodobnost rozpadu jádra uranu z přírodní směsi, vzniklého před miliardami let a staršího než planeta Země. Tato skutečnost se někdy přirovnává k hypotetické situaci, kdy by lidé neumírali stářím a jejich smrt by byla způsobována pouze nešťastnými (tj. náhodnými) událostmi.

== Odkazy ==
=== Poznámky ===
<references group="pozn." />

=== Reference ===
<references />

=== Související články ===
* [[Akutní radiační syndrom]]
* [[Atomové jádro]]
* [[Záření]]
* [[Rozpadová řada]]
* [[Radioaktivní prvky|Seznam radioaktivních prvků]]

=== Externí odkazy ===
* {{Commonscat}}
* {{Wikislovník|heslo=radioaktivita}}
* {{Otto|heslo=Radioaktivita}}
* [http://www.nndc.bnl.gov/nudat2/index.jsp NuDat 2.0] {{Wayback|url=http://www.nndc.bnl.gov/nudat2/index.jsp |date=20210428124450 }} – Databáze struktury jader a dat o radioaktivním rozpadu (anglicky)

{{Autoritní data}}
{{1000 nejdůležitějších článků}}

[[Kategorie:Radioaktivita| ]]
[[Kategorie:Fyzika částic]]
[[Kategorie:Jaderná chemie]]
[[Kategorie:Jaderná fyzika]]