Radyoaktivite nedir, radyoaktivitenin keşfi nasıl olmuştur? Radyoaktivitenin tarihçesi, alfa, gama ve beta tanecikler hakkında bilgi.
Kaynak: pixabay.com
Radyoaktivite; Modern dünyada meydana gelen en büyük değişmelere radyoaktivite sebep olmuştur. Çekirdek gücünün (nükleer gücün) sağladığı olağanüstü imkânlara ve nükleer bombaların korkunç tehditlerine yol açan araştırmaların bütün hikâyesi yetmiş yıldan az bir zamana sıkışmıştır. Radyoaktivite bir rastlantıyla keşfedilmiştir. 1896’da, ünlü Fransız fizikçisi Antoine Henri Becquerel’in masasında bir uranyum parçası vardı. Bunu, rasgele, bir süre, kullanılmamış fotoğraf camı paketinin üzerine bırakmıştı. Paket kâğıdından içeriye ışın sızmasına imkân olmadığı halde, bu camlardan birini incelediği zaman, camın kararmış olduğunu gördü. Bu nasıl olabilirdi? Bütün öteki camlar da aynı şekilde kararmıştı. Birçok kimsenin yaptığı gibi kızıp, bu camları atacağı yerde, Becguerel’in dehası onu, uranyumun kâğıttan, hatta madenlerden geçebilen ışınlar verdiği sonucunu çıkarmaya yöneltti.
Evrendeki bütün maddeler atom adı verilen sonsuz küçük gezegen sistemlerinden yapılmıştır. Değişik cinsteki atomlara eleman denir. Bu elemanlar arasındaki fark, ortadaki güneş in (ki bu çekirdek adını alır; çekirdek fiziği denilen en son bilim dalı, adını buradan almıştır) çevresinde dönen gezegenlerin (yani elektronların) ve çekirdeği meydana getiren daha ağır taneciklerin (bazılarına proton, bazılarına nötron denir) sayısındadır. Bilim adamları, en az sayıda tanecikten yapılmış olanı, en altta ve en çok sayıda tanecikten yapılmış olan -en büyük atomlar en başta olmak üzere-elemanları bir sıraya koymuşlardır.
En büyük atomlardan bazılarının çekirdekleri kararsızdır. Bunlar başka çekirdek meydana getirmek üzere parçalanmak eğilimi gösterir. Çekirdek parçalandığı zaman, genellikle, yük taşıyan tanecikler (alfa ve beta tanecikleri) ya da gama ışınları yayar. Atomunun çekirdeği bu özelliği gösteren elemanlara radyoaktif eleman denir. Tabiatta uranyum, toryum ve aktinyum elemanlarından türemiş üç radyoaktif maden ailesi vardır. Radyoaktif atomların parçalanması sırasında çıkan ışınlar ve fırlatılan tanecikler floresans ekran (televizyon ekranı gibi) üzerinde bir ışık parıltısı meydana getirir ve fotoğraf filmini karartır.
Radyoaktif Çürüme
Çekirdeğinden tanecik kaybetmesinin, radyoaktif atom üzerinde devrim yaratan bir etkisi vardır. Örneğin uranyum, çekirdeğinden bazı tanecikleri fırlattıktan sonra artık uranyum değildir; başka bir eleman, toryum, haline gelir. Evrendeki temel maddelerin (elemanların) her birinin, her bir atomunda belirli sayıda tanecik vardır; bunlardan bir kısmını kaybedince başka bir eleman olur. Buna radyoaktif çürüme denir. Uranyumun bütün atomları aynı anda çürümez..
Dünya yaratıldığından beri, binlerce milyon yıl süresince radyoaktif elemanlar gittikçe azalmıştır, çünkü bunların atomlarından bazıları yeni elemanlar haline gelmek üzere sürekli olarak parçalanmıştır. Örneğin, radyum o kadar nadir bulunan bir madendir ki, Madam Curie ve kocası Pierre, çok az miktarda saf uranyum elemanı elde edebilmek için tonlarca piçblend filizini işlemek zorunda kalmıştı. Pierre Curie (1859-1906) bir Fransızdı. Karısı Marie (1867-1934) Polonya’da, doğmuş, 24 yaşındayken Rus zulmünden kaçarak, Paris’e gelmiş ve orada bir süre fakirlik içinde yaşamıştı. Pierre ile Marie çalışmaları sırasında tanıştılar -ikisi de fizikçiydi- ve 1895’te evlendiler. Beraberce yeni kurulmuş olan radyoaktivite üzerinde çalıştılar. 1903’te, radyum madenini elde ettikleri için, Becquerel ile ortaklaşa Nobel ödülünü aldılar. Sokakta bir kazada ölen kocasının yerine, Madame Curie, ilk kadın profesör olarak, Paris üniversitesine atandı.
Radyoaktiviteden meydana gelen hızlı hareketli taneciklere ve ışınlara ışınım (radyasyon) adı verilir. Işınımlar canlılar için zararlı olabildiğinden, radyoaktif elemanları ilgilendiren birçok işlemler uzaktan kumandayla yapılır. Çekirdek reaktörleri de kurşun ve betonla kaplanır.
Alfa Tanecikleri
Bu bir tek alfa taneciğidir ve bir radyoaktif atomun çekirdeğinden (merkezinden) çıkan 2 proton artı 2 nötrondan ibarettir.
Protonlar + yüklerdir. Nötronlar çekirdekteki yükü olmayan (nötür) taneciklerdir, içinde proton bulunduğu için alfa taneciğini toplam olarak + yük vardır. Sayfa 39’da uranyum atomu bir alfa taneciği fırlatmaktadır. Bu tanecik 2 proton ve 2 nötrondan ibarettir.
Beta Tanecikleri
Bu bir tek beta taneciğidir ve 1 elektron dan ibarettir. Bu tanecik, çekirdek tek 1 nötrondan 1 yeni nötron (+ yük) ile 1 yeni elektron (— yük) haline geldiği, inanılması güç, şaşırtıcı bir olay sonunda meydana çıkar. Elektron uçâr gider, proton atomun yapısını yükselterek çekirdekte kalır, böylece başka bir eleman ortaya çıkar. Elektronlar çekirdeğin + yükünü dengeleyerek atomun dış kısmında dönen — yüklü taneciklerdir.
Gama Işınları
Bunlar tanecik değildir. Radyo dalgaları gibi elektromagnetik dalgadır ve yollan üzerinde hem magnetik hem elektriksel olarak titreşir, yani yanlamasına genleşip kasılır. Dalga boyu (yolu boyunca titreşimin bir tepesinden ötekine olan uzaklığı) yaklaşık olarak 0.000.000,001 mm. dir, evrendeki en küçük ölçülerin biridir. Gama ışınları elektrik yükü taşımaz.
