Радиоактивные изотопы

Радионукли́ды, радиоакти́вные нукли́ды (менее точно — радиоакти́вные изото́пы, радиоизото́пы) — нуклиды, ядра которых нестабильны и испытывают радиоактивный распад. Большинство известных нуклидов радиоактивны (стабильными являются лишь около 300 из более чем 3000 нуклидов, известных науке). Радиоактивны все нуклиды, имеющие зарядовое число Z, равное 43 (технеций) или 61 (прометий) или большее 82 (свинец); соответствующие элементы называются радиоактивными элементами. Радионуклиды (главным образом бета-неустойчивые) существуют у любого элемента (то есть для любого зарядового числа), причём у любого элемента радионуклидов существенно больше, чем стабильных нуклидов.

Тритиевый брелок

Поскольку бета-распад любого типа не изменяет массовое число A нуклида, среди нуклидов с одинаковым значением массового числа (изобаров) существует как минимум один бета-стабильный нуклид, отвечающий минимуму на зависимости избытка массы атома от заряда ядра Z при данном A (изобарической цепочке); бета-распады происходят по направлению к этому минимуму (β⁻-распад — с увеличением Z, β⁺-распад и электронный захват — с уменьшением Z), спонтанные переходы в обратном направлении запрещены законом сохранения энергии. Для нечётных A такой минимум один, тогда как для чётных значений A бета-стабильных нуклидов может быть 2 и даже 3. Большинство лёгких бета-стабильных нуклидов стабильны также и по отношению к другим видам радиоактивного распада[1] и, таким образом, являются абсолютно стабильными (если не принимать во внимание до сих пор никем не обнаруженный распад протона, предсказываемый многими современными теориями-расширениями Стандартной Модели).

Начиная с А = 36 на чётных изобарических цепочках появляется второй минимум. Бета-стабильные ядра в локальных минимумах изобарических цепочек способны испытывать двойной бета-распад в глобальный минимум цепочки, хотя периоды полураспада по этому каналу очень велики (10¹⁹ лет и более) и в большинстве случаев, когда такой процесс возможен, он экспериментально не наблюдался. Тяжёлые бета-стабильные ядра могут испытывать альфа-распад (начиная с A ≈ 140), кластерный распад и спонтанное деление.

Большинство радионуклидов получаются искусственным путём, однако существуют и природные радионуклиды, к которым относятся:

• радионуклиды с большими периодами полураспада (>5·10⁷ лет, например уран-238, торий-232, калий-40), которые не успели распасться с момента нуклеосинтеза за время существования Земли, 4,5 млрд лет;
• радиогенные радионуклиды — продукты распада вышеуказанных долгоживущих радионуклидов (например, радон-222 и другие радионуклиды из рядов радия, тория и актиния);
• космогенные радионуклиды, возникающие в результате действия космического излучения (тритий, углерод-14, бериллий-7 и др.).