Ποιοι είναι οι παρακάτω τύποι ακτινοβολίας; Τι είναι η ακτινοβολία

Σπίτι

ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, 1) στην κλασική ηλεκτροδυναμική - η διαδικασία σχηματισμού ενός ελεύθερου ηλεκτρομαγνητικού πεδίου που συμβαίνει κατά την αλληλεπίδραση ηλεκτρικά φορτισμένων σωματιδίων (ή των συστημάτων τους). Vκβαντική θεωρία

- η διαδικασία δημιουργίας (εκπομπής) φωτονίων όταν αλλάζει η κατάσταση ενός κβαντικού συστήματος.

2) ελεύθερο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο - ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Τα θεμέλια της κλασικής θεωρίας της ακτινοβολίας - ηλεκτροδυναμικής - τέθηκαν το 1ο μισό του 19ου αιώνα στα έργα των M. Faraday και J. C. Maxwell, οι οποίοι ανέπτυξαν τις ιδέες του Faraday, δίνοντας αυστηρούς νόμους της ακτινοβολίας.μαθηματική μορφή

. Από τις εξισώσεις του Maxwell ακολούθησε ότι τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα στο κενό σε οποιοδήποτε πλαίσιο αναφοράς διαδίδονται με την ίδια ταχύτητα - την ταχύτητα του φωτός c = 3·10 8 m/s. Η θεωρία του Maxwell εξήγησε πολλά φυσικά φαινόμενα, συνδυασμένα οπτικά, ηλεκτρικά και μαγνητικά φαινόμενα, αποτέλεσαν τη βάση της ηλεκτρολογίας και της ραδιομηχανικής, αλλά ορισμένα φαινόμενα (για παράδειγμα, τα φάσματα των ατόμων και των μορίων) εξηγήθηκαν μόνο μετά τη δημιουργία του κβαντικού θεωρία της ακτινοβολίας, τα θεμέλια της οποίας έθεσαν οι M. Plat, A. Einstein, N. Bohr, P. Dirac και άλλοι Η θεωρία της ακτινοβολίας δικαιώθηκε πλήρως στην κβαντική ηλεκτροδυναμική, η οποία ολοκληρώθηκε τη δεκαετία του 1950 στις εργασίες του. R. F. Feynman, J. Schwinger, F. Dyson και άλλοι. Τα χαρακτηριστικά της διαδικασίας ακτινοβολίας και του ελεύθερου ηλεκτρομαγνητικού πεδίου (ένταση ακτινοβολίας, φάσμα ακτινοβολίας, κατανομή ενέργειας σε αυτό, πυκνότητα ροής ενέργειας ακτινοβολίας κ.λπ.) εξαρτώνται από τις ιδιότητες του φορτισμένου σωματιδίου (ή του συστήματος σωματιδίων) που ακτινοβολεί και τις συνθήκες του αλληλεπίδραση με ηλεκτρικό και/ήμαγνητικά πεδία που οδηγεί σε ακτινοβολία. Έτσι, όταν ένα φορτισμένο σωματίδιο διέρχεται από μια ουσία ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης με τα άτομα της ουσίας, η ταχύτητα του σωματιδίου αλλάζει και εκπέμπει το λεγόμενο bremsstrahlung (βλ. παρακάτω). Το ελεύθερο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, ανάλογα με το εύρος μήκους κύματος λ, ονομάζεται ραδιοακτινοβολία (βλ. Ραδιοκύματα), υπέρυθρη ακτινοβολία, οπτική ακτινοβολία,υπεριώδη ακτινοβολία

Το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο ενός φορτισμένου σωματιδίου που κινείται ομοιόμορφα και ευθύγραμμα στο κενό σε αποστάσεις μακριά από αυτό είναι αμελητέο και μπορούμε να πούμε ότι το πεδίο που μεταφέρει μαζί του κινείται μαζί του με την ίδια ταχύτητα. Οι ιδιότητες ενός τέτοιου αυτοπεδίου ενός φορτισμένου σωματιδίου εξαρτώνται από το μέγεθος και την κατεύθυνση της ταχύτητάς του και δεν αλλάζουν εάν είναι σταθερό. ένα τέτοιο σωματίδιο δεν ακτινοβολεί. Εάν η ταχύτητα ενός φορτισμένου σωματιδίου έχει αλλάξει (για παράδειγμα, σε μια σύγκρουση με ένα άλλο σωματίδιο), τότε το δικό του πεδίο πριν και μετά την αλλαγή της ταχύτητας είναι διαφορετικό - όταν αλλάζει η ταχύτητα, το δικό του πεδίο αναδιατάσσεται έτσι ώστε μέρος του διασπάται και δεν συνδέεται πλέον με το φορτισμένο σωματίδιο - γίνεται ελεύθερο πεδίο. Έτσι, ο σχηματισμός ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων συμβαίνει όταν αλλάζει η ταχύτητα ενός φορτισμένου σωματιδίου. οι λόγοι για την αλλαγή της ταχύτητας ποικίλλουν, σύμφωνα με αυτό, διάφορα είδηακτινοβολία (bremsstrahlung, magnetic bremsstrahlung, κ.λπ.). Η εκπομπή ενός συστήματος σωματιδίων εξαρτάται από τη δομή του. μπορεί να είναι παρόμοια με την ακτινοβολία ενός σωματιδίου ή να αντιπροσωπεύει την ακτινοβολία ενός διπόλου (διπολική ακτινοβολία) ή ενός πολυπόλου (πολυπολική ακτινοβολία).

Κατά την εκμηδένιση ενός ηλεκτρονίου και ενός ποζιτρονίου (βλ. Εκμηδένιση και παραγωγή ζεύγους), σχηματίζεται επίσης ένα ελεύθερο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο (φωτόνια). Η ενέργεια και η ορμή των εκμηδενιστικών σωματιδίων διατηρούνται, δηλαδή μεταφέρονται στο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Αυτό σημαίνει ότι το πεδίο ακτινοβολίας έχει πάντα ενέργεια και ορμή.

Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα που παράγονται κατά τη διαδικασία ακτινοβολίας σχηματίζουν μια ροή ενέργειας που φεύγει από την πηγή, η πυκνότητα της οποίας S(r,t) (διάνυσμα Poynting είναι η ενέργεια που ρέει ανά μονάδα χρόνου μέσω μιας επιφάνειας μονάδας κάθετη στη ροή) τη στιγμή t στο μια απόσταση r από το ακτινοβολούμενο φορτισμένο σωματίδιο είναι ανάλογη με το διανυσματικό γινόμενο της έντασης του μαγνητικού πεδίου H(r,t) και του ηλεκτρικού E(r,t):

Η συνολική ενέργεια W που χάνεται από ένα φορτισμένο σωματίδιο ανά μονάδα χρόνου κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ακτινοβολίας μπορεί να ληφθεί με τον υπολογισμό της ροής ενέργειας μέσω μιας σφαίρας απείρως μεγάλης ακτίνας r.

όπου dΩ. - Στοιχείο στερεάς γωνίας, n - μοναδιαίο διάνυσμα προς την κατεύθυνση διάδοσης της ακτινοβολίας Το εγγενές πεδίο ενός συστήματος φορτίων σε μεγάλες αποστάσεις μειώνεται με απόσταση μεγαλύτερη από 1/r και το πεδίο ακτινοβολίας σε μεγάλες αποστάσεις από την πηγή μειώνεται ως 1/. r.

Συνοχή εκπομπών.Η πυκνότητα της ροής ακτινοβολίας που φτάνει σε ένα ορισμένο σημείο του χώρου από δύο ίδιες πηγές είναι ανάλογη με το διανυσματικό γινόμενο των αθροισμάτων των ηλεκτρικών εντάσεων E 1 (r, t) και E 2 (r, t) και του μαγνητικού H 1 ( r, t) και H 2 (r, t) πεδία ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων από τις πηγές 1 και 2:

Το αποτέλεσμα της προσθήκης δύο ημιτονοειδών επίπεδων κυμάτων εξαρτάται από τις φάσεις στις οποίες φτάνουν αυτό το σημείο. Εάν οι φάσεις είναι ίδιες, τότε τα πεδία Ε και Η διπλασιάζονται και η ενέργεια πεδίου σε ένα δεδομένο σημείο αυξάνεται 4 φορές σε σύγκριση με την ενέργεια πεδίου από μία πηγή. Στην περίπτωση που κύματα από δύο διαφορετικές πηγές φτάνουν στον ανιχνευτή με αντίθετες φάσεις, τα διασταυρούμενα γινόμενα των πεδίων και του [E 2 (r,t)H 1 (r,t)]στο (3) γίνονται μηδέν. Ως αποτέλεσμα, η ενέργεια από δύο εκπομπούς φτάνει σε ένα δεδομένο σημείο διπλάσια από ό,τι από έναν πομπό. Στην περίπτωση των εκπομπών Ν, τα κύματα από τα οποία φτάνουν σε ένα δεδομένο σημείο στις ίδιες φάσεις, η ενέργεια θα αυξηθεί N 2 φορές. Τέτοιοι εκπομποί ονομάζονται συνεκτικοί. Εάν οι φάσεις των κυμάτων που φτάνουν στον ανιχνευτή από κάθε πομπό είναι τυχαίες, τότε τα πεδία από διαφορετικούς πομπούς ακυρώνονται εν μέρει όταν προστίθενται στο σημείο παρατήρησης. Τότε από Ν πηγές ο ανιχνευτής θα καταγράψει ενέργεια Ν φορές μεγαλύτερη από ό,τι από μία πηγή. Τέτοιες πηγές (και οι εκπομπές τους) ονομάζονται ασυνάρτητες. Αυτές περιλαμβάνουν σχεδόν όλες τις συμβατικές πηγές φωτός (φλόγες κεριών, λαμπτήρες πυρακτώσεως, λαμπτήρες φθορισμού κ.λπ.). σε αυτά, οι χρονικές στιγμές εκπομπής κάθε ατόμου ή μορίου (και, κατά συνέπεια, οι φάσεις στις οποίες τα κύματα της ακτινοβολίας τους φτάνουν σε ένα ορισμένο σημείο) είναι τυχαίες. Συνεκτικές πηγές ακτινοβολίας είναι τα λέιζερ, στα οποία δημιουργούνται συνθήκες για τον ταυτόχρονο φωτισμό όλων των ατόμων της ουσίας εργασίας.

Αντίδραση ακτινοβολίας.Ένα φορτισμένο σωματίδιο που ακτινοβολεί χάνει ενέργεια, έτσι ώστε κατά τη διαδικασία της ακτινοβολίας δημιουργείται μια δύναμη που επενεργεί στο σωματίδιο, η οποία επιβραδύνει την ταχύτητά του και ονομάζεται δύναμη αντίδρασης ακτινοβολίας ή δύναμη τριβής ακτινοβολίας. Σε μη σχετικιστικές ταχύτητες φορτισμένων σωματιδίων, η δύναμη αντίδρασης της ακτινοβολίας είναι πάντα μικρή, αλλά σε ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός, μπορεί να παίξει σημαντικό ρόλο. Έτσι, στο μαγνητικό πεδίο της Γης, οι απώλειες ενέργειας λόγω της ακτινοβολίας των ηλεκτρονίων από τις κοσμικές ακτίνες, οι οποίες έχουν υψηλή ενέργεια, είναι τόσο μεγάλες που τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να φτάσουν στην επιφάνεια της Γης. Τα σωματίδια της κοσμικής ακτίνας με την ίδια ενέργεια και μεγαλύτερη μάζα έχουν μικρότερη απώλεια ενέργειας λόγω ακτινοβολίας από τα ηλεκτρόνια και φτάνουν στην επιφάνεια της Γης. Επομένως, η σύνθεση των κοσμικών ακτίνων που καταγράφονται στην επιφάνεια της Γης και από δορυφόρους μπορεί να είναι διαφορετική.

Μήκος συνοχής ακτινοβολίας.Οι διαδικασίες ακτινοβολίας σε μη σχετικιστικές και υπερσχετιστικές ταχύτητες ενός φορτισμένου σωματιδίου διαφέρουν ως προς το μέγεθος της περιοχής του χώρου όπου σχηματίζεται το πεδίο ακτινοβολίας. Στη μη σχετικιστική περίπτωση (όταν η ταχύτητα v του σωματιδίου είναι μικρή), το πεδίο ακτινοβολίας απομακρύνεται από το φορτίο με την ταχύτητα του φωτός και η διαδικασία ακτινοβολίας τελειώνει γρήγορα, το μέγεθος της περιοχής σχηματισμού ακτινοβολίας (μήκος συνοχής) L είναι πολύ μικρότερο από το μήκος κύματος ακτινοβολίας λ, L~λv/s. Εάν η ταχύτητα του σωματιδίου είναι κοντά στην ταχύτητα του φωτός (σε σχετικιστικές ταχύτητες), το προκύπτον πεδίο ακτινοβολίας και το σωματίδιο που το δημιούργησε κινούνται για πολύ καιρόκοντά το ένα στο άλλο και διασκορπίζονται, έχοντας πετάξει αρκετά μακριά. Ο σχηματισμός του πεδίου ακτινοβολίας συνεχίζεται πολύ περισσότερο και το μήκος L είναι πολύ μεγαλύτερο από το μήκος κύματος, L~λγ (όπου γ= -1/2 είναι ο παράγοντας Lorentz του σωματιδίου).

Bremsstrahlungσυμβαίνει όταν ένα φορτισμένο σωματίδιο διασκορπίζεται σε άτομα μιας ουσίας. Εάν ο χρόνος Δt κατά τον οποίο ένα σωματίδιο με φορτίο e αλλάζει ταχύτητα από v 1 σε v 2 κατά τη σκέδαση είναι πολύ μικρότερος από τον χρόνο σχηματισμού της ακτινοβολίας L/v, τότε η αλλαγή στην ταχύτητα ενός φορτισμένου σωματιδίου μπορεί να θεωρηθεί στιγμιαία. Τότε η κατανομή της ενέργειας της ακτινοβολίας σε γωνίες και κυκλικές συχνότητες ω έχει τη μορφή:

Πολλαπλασιάζοντας αυτή την έκφραση με την πιθανότητα αλλαγής στην ταχύτητα των σωματιδίων κατά τη σκέδαση από v 1 σε v 2 και ενσωματώνοντας την προκύπτουσα έκφραση σε όλα τα v 2 , μπορεί κανείς να λάβει την κατανομή της ενέργειας bremsstrahlung σε συχνότητες και γωνίες (ανεξάρτητα από τη συχνότητα). Τα ελαφρύτερα σωματίδια εκτρέπονται πιο εύκολα όταν αλληλεπιδρούν με ένα άτομο, επομένως η ένταση του bremsstrahlung είναι αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της μάζας του γρήγορου σωματιδίου. Το Bremsstrahlung είναι η κύρια αιτία απώλειας ενέργειας σχετικιστικών ηλεκτρονίων στην ύλη στην περίπτωση που η ενέργεια των ηλεκτρονίων είναι μεγαλύτερη από μια ορισμένη κρίσιμη ενέργεια, η οποία είναι 83 MeV για τον αέρα, 47 MeV για το Al και -59 MeV για το Pb.

Ακτινοβολία Magnetobremsstrahlungσυμβαίνει όταν ένα φορτισμένο σωματίδιο κινείται σε ένα μαγνητικό πεδίο που κάμπτει την τροχιά της κίνησής του. Σε ένα σταθερό και ομοιόμορφο μαγνητικό πεδίο, η τροχιά ενός φορτισμένου σωματιδίου μάζας m είναι μια σπείρα, δηλαδή αποτελείται από ομοιόμορφη κίνηση κατά μήκος της κατεύθυνσης του πεδίου και περιστροφή γύρω από αυτό με συχνότητα ωH = eH/γmс.

Η περιοδικότητα της κίνησης του σωματιδίου οδηγεί στο γεγονός ότι τα κύματα που εκπέμπει έχουν συχνότητες πολλαπλάσιες του ω H: ω = Mω H, όπου N = 1,2,3 ... . Η ακτινοβολία υπερσχετιστικών σωματιδίων σε ένα μαγνητικό πεδίο ονομάζεται ακτινοβολία σύγχροτρον. Έχει ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων με μέγιστο στο ω της τάξης του ω H γ 3 και το κύριο μερίδιο της εκπεμπόμενης ενέργειας βρίσκεται στο εύρος συχνοτήτων ω » ω H. Τα διαστήματα μεταξύ γειτονικών συχνοτήτων σε αυτή την περίπτωση είναι πολύ μικρότερα από η συχνότητα, επομένως η κατανομή συχνότητας στο φάσμα της ακτινοβολίας σύγχροτρον μπορεί να θεωρηθεί περίπου συνεχής. Στην περιοχή συχνοτήτων ω « ω Н γ 3 η ένταση της ακτινοβολίας αυξάνεται με τη συχνότητα ως ω 2/3, και στην περιοχή συχνοτήτων ω « ω Н γ 3 η ένταση της ακτινοβολίας μειώνεται εκθετικά με την αύξηση της συχνότητας. Η ακτινοβολία σύγχροτρον έχει χαμηλή γωνιακή απόκλιση (της τάξης του l/γ) και υψηλό βαθμό πόλωσης στο επίπεδο της τροχιάς του σωματιδίου. Η ακτινοβολία Magnetobremsstrahlung σε μη σχετικιστικές ταχύτητες φορτισμένων σωματιδίων ονομάζεται ακτινοβολία κυκλοτρονίων, η συχνότητά της ω = ω H.

Ακτινοβολία κυματιστήσυμβαίνει όταν ένα υπερσχετικιστικό φορτισμένο σωματίδιο κινείται με μικρές εγκάρσιες περιοδικές αποκλίσεις, για παράδειγμα, όταν πετάει σε ένα περιοδικά μεταβαλλόμενο ηλεκτρικό πεδίο (ένα τέτοιο πεδίο σχηματίζεται, για παράδειγμα, σε ειδικές συσκευές - κυματιστές). Η συχνότητα ω της κυματοειδούς ακτινοβολίας σχετίζεται με τη συχνότητα των εγκάρσιων ταλαντώσεων ω 0 του σωματιδίου από τη σχέση

όπου θ είναι η γωνία μεταξύ της ταχύτητας των σωματιδίων v και της κατεύθυνσης διάδοσης της ακτινοβολίας του κυματιστή. Ένα ανάλογο αυτού του τύπου ακτινοβολίας είναι η ακτινοβολία που εμφανίζεται κατά τη διοχέτευση φορτισμένων σωματιδίων σε μονοκρυστάλλους, όταν ένα σωματίδιο που κινείται μεταξύ γειτονικών κρυσταλλικών γραφικών επιπέδων υφίσταται εγκάρσιες δονήσεις λόγω αλληλεπίδρασης με το ενδοκρυσταλλικό πεδίο.

Ακτινοβολία Vavilov-Cherenkovπαρατηρείται όταν ένα φορτισμένο σωματίδιο κινείται ομοιόμορφα σε ένα μέσο με ταχύτητα που υπερβαίνει την ταχύτητα φάσης του φωτός c/ε 1/2 στο μέσο (ε είναι η διηλεκτρική σταθερά του μέσου). Σε αυτήν την περίπτωση, μέρος του πεδίου του ίδιου του σωματιδίου υστερεί πίσω του και σχηματίζει ηλεκτρομαγνητικά κύματα που διαδίδονται υπό γωνία προς την κατεύθυνση κίνησης του σωματιδίου (βλ. ακτινοβολία Vavilov-Cherenkov), η οποία καθορίζεται από την ισότητα cos θ = c/vε 1 /2. Για την ανακάλυψη και την εξήγηση αυτού του θεμελιωδώς νέου τύπου ακτινοβολίας, που έχει βρει ευρεία εφαρμογή για τη μέτρηση της ταχύτητας των φορτισμένων σωματιδίων, βραβεύτηκαν οι I. E. Tamm, I. M. Frank και P. A. Cherenkov βραβείο Νόμπελ (1958).

Μεταβατική ακτινοβολία(προβλέφθηκε από τους V.L. Ginzburg και I.M. Frank το 1946) προκύπτει με ομοιόμορφη ευθύγραμμη κίνηση ενός φορτισμένου σωματιδίου στο χώρο με ανομοιογενείς διηλεκτρικές ιδιότητες. Τις περισσότερες φορές, σχηματίζεται όταν ένα σωματίδιο διασχίζει τη διεπαφή μεταξύ δύο μέσων με διαφορετικές διηλεκτρικές σταθερές (συχνά αυτή η ακτινοβολία θεωρείται μεταβατική ακτινοβολία, βλέπε Ακτινοβολία μετάβασης). Το εγγενές πεδίο ενός σωματιδίου που κινείται με σταθερή ταχύτητα είναι διαφορετικό σε διαφορετικά μέσα, έτσι ώστε στη διεπαφή μεταξύ των μέσων, λαμβάνει χώρα μια αναδιάρθρωση του εγγενούς πεδίου, που οδηγεί σε ακτινοβολία. Η μεταβατική ακτινοβολία δεν εξαρτάται από τη μάζα ενός γρήγορου σωματιδίου, η έντασή του δεν εξαρτάται από την ταχύτητα του σωματιδίου, αλλά από την ενέργειά του, η οποία καθιστά δυνατή τη δημιουργία μοναδικών ακριβείς μεθόδουςκαταγραφή σωματιδίων εξαιρετικά υψηλής ενέργειας.

Ακτινοβολία περίθλασηςσυμβαίνει όταν ένα φορτισμένο σωματίδιο πετά στο κενό κοντά στην επιφάνεια μιας ουσίας, όταν το πεδίο του ίδιου του σωματιδίου αλλάζει λόγω της αλληλεπίδρασής του με τις επιφανειακές ανομοιογένειες. Η ακτινοβολία περίθλασης χρησιμοποιείται με επιτυχία για τη μελέτη των επιφανειακών ιδιοτήτων της ύλης.

Ακτινοβολία από συστήματα φορτισμένων σωματιδίων.

Το απλούστερο σύστημα που μπορεί να εκπέμπει είναι ένα ηλεκτρικό δίπολο με μεταβλητή διπολική ροπή - ένα σύστημα δύο αντίθετα φορτισμένων ταλαντούμενων σωματιδίων. Όταν το πεδίο του διπόλου αλλάζει, για παράδειγμα, όταν τα σωματίδια ταλαντώνονται κατά μήκος της ευθείας γραμμής που τα συνδέει (άξονας διπόλου) το ένα προς το άλλο, τμήμα του πεδίου διακόπτεται και σχηματίζονται ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Μια τέτοια ακτινοβολία είναι μη ισοτροπική, η ενέργειά της είναι διάφορες κατευθύνσειςδεν είναι το ίδιο: το μέγιστο στην κατεύθυνση κάθετη προς τον άξονα δόνησης των σωματιδίων και απουσία στην κάθετη κατεύθυνση για τις ενδιάμεσες κατευθύνσεις η έντασή του είναι ανάλογη με το sinθ 2 (θ είναι η γωνία μεταξύ της διεύθυνσης της ακτινοβολίας και του άξονα. δόνηση των σωματιδίων). Οι πραγματικοί εκπομποί, κατά κανόνα, αποτελούνται από μεγάλο αριθμό αντίθετα φορτισμένων σωματιδίων, αλλά συχνά δεν έχουν σημασία να ληφθεί υπόψη η θέση τους και οι λεπτομέρειες της κίνησης μακριά από το σύστημα. Σε αυτήν την περίπτωση, είναι δυνατό να απλοποιηθεί η πραγματική κατανομή «τράβοντας» ομότιμες χρεώσεις σε ορισμένα κέντρα διανομής φορτίων. Εάν το σύστημα στο σύνολό του είναι ηλεκτρικά ουδέτερο, τότε η ακτινοβολία του μπορεί να θεωρηθεί περίπου η ακτινοβολία ενός ηλεκτρικού διπόλου.

Εάν δεν υπάρχει διπολική ακτινοβολία από το σύστημα, τότε μπορεί να αναπαρασταθεί ως τετράπολος ή περισσότερο πολύπλοκο σύστημα- πολυπολικό Όταν τα φορτία κινούνται σε αυτό, προκύπτει ηλεκτρική τετραπολική ή πολυπολική ακτινοβολία. Πηγές ακτινοβολίας μπορεί επίσης να είναι συστήματα που αντιπροσωπεύουν μαγνητικά δίπολα (για παράδειγμα, ένα κύκλωμα με ρεύμα) ή μαγνητικά πολύπολα. Η ένταση της μαγνητικής διπολικής ακτινοβολίας είναι, κατά κανόνα, (v/s) 2 φορές μικρότερη από την ένταση της ηλεκτρικής ακτινοβολίας διπόλου και είναι της ίδιας τάξης μεγέθους με την ηλεκτρική τετραπολική ακτινοβολία.

Κβαντική θεωρία ακτινοβολίας.Η κβαντική ηλεκτροδυναμική εξετάζει τις διαδικασίες ακτινοβολίας από κβαντικά συστήματα (άτομα, μόρια, ατομικοί πυρήνες, κ.λπ.), η συμπεριφορά των οποίων υπακούει στους νόμους της κβαντικής μηχανικής. σε αυτή την περίπτωση, το ελεύθερο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο αντιπροσωπεύεται ως ένα σύνολο κβαντών αυτού του πεδίου - φωτόνια. Η ενέργεια του φωτονίου E είναι ανάλογη της συχνότητάς της v (v = ω/2π), δηλαδή E = hv (h είναι η σταθερά του Planck), και η ορμή p είναι ανάλογη με το διάνυσμα κύματος k: p = hk. Η εκπομπή ενός φωτονίου συνοδεύεται από μια κβαντική μετάβαση του συστήματος από μια κατάσταση με ενέργεια E 1 σε μια κατάσταση με χαμηλότερη ενέργεια E 2 = E 1 - hv (από το ενεργειακό επίπεδο E 1 στο επίπεδο E 2). Η ενέργεια ενός δεσμευμένου κβαντικού συστήματος (για παράδειγμα, ενός ατόμου) κβαντίζεται, δηλαδή παίρνει μόνο διακριτές τιμές. Οι συχνότητες ακτινοβολίας ενός τέτοιου συστήματος είναι επίσης διακριτές. Έτσι, η ακτινοβολία ενός κβαντικού συστήματος αποτελείται από μεμονωμένες φασματικές γραμμές με συγκεκριμένες συχνότητες, δηλαδή έχει ένα διακριτό φάσμα. Ένα συνεχές (στερεό) φάσμα ακτινοβολίας λαμβάνεται όταν μία (ή και οι δύο) από τις ακολουθίες τιμών της αρχικής και τελικής ενέργειας του συστήματος στο οποίο συμβαίνει μια κβαντική μετάβαση είναι συνεχής (για παράδειγμα, κατά τον ανασυνδυασμό ενός ελεύθερου ηλεκτρονίου και ένα ιόν).

Η κβαντική ηλεκτροδυναμική κατέστησε δυνατό τον υπολογισμό των εντάσεων της ακτινοβολίας διάφορα συστήματα, εξετάστε τις πιθανότητες μη ακτινοβολούμενων μεταπτώσεων, διεργασιών μεταφοράς ακτινοβολίας, υπολογίστε τις λεγόμενες διορθώσεις ακτινοβολίας και άλλα χαρακτηριστικά της ακτινοβολίας των κβαντικών συστημάτων.

Όλες οι καταστάσεις του ατόμου, εκτός από τη θεμελιώδη κατάσταση (καταστάσεις με ελάχιστη ενέργεια), που ονομάζεται διεγερμένη, είναι ασταθείς. Όντας σε αυτά, το άτομο μετά από ορισμένο χρόνο (περίπου 10 -8 δευτερόλεπτα) εκπέμπει αυθόρμητα ένα φωτόνιο. μια τέτοια ακτινοβολία ονομάζεται αυθόρμητη ή αυθόρμητη. Τα χαρακτηριστικά της αυθόρμητης ακτινοβολίας ενός ατόμου - κατεύθυνση διάδοσης, ένταση, πόλωση - δεν εξαρτώνται από εξωτερικές συνθήκες. Το σύνολο των μηκών κύματος ακτινοβολίας είναι ξεχωριστό για κάθε άτομο χημικό στοιχείοκαι αντιπροσωπεύει το ατομικό του φάσμα. Η κύρια ακτινοβολία ενός ατόμου είναι η διπολική ακτινοβολία, η οποία μπορεί να συμβεί μόνο κατά τις κβαντικές μεταβάσεις που επιτρέπονται από κανόνες επιλογής για ηλεκτρικές διπολικές μεταβάσεις, δηλαδή υπό ορισμένες σχέσεις μεταξύ των χαρακτηριστικών (κβαντικοί αριθμοί) της αρχικής και τελικής κατάστασης του ατόμου. Η πολυπολική ακτινοβολία ενός ατόμου (οι λεγόμενες απαγορευμένες γραμμές) μπορεί επίσης να προκύψει υπό ορισμένες συνθήκες, αλλά η πιθανότητα μεταβάσεων κατά τις οποίες συμβαίνει είναι μικρή και η έντασή της είναι συνήθως χαμηλή. Ακτινοβολία ατομικούς πυρήνεςσυμβαίνει κατά τις κβαντικές μεταβάσεις μεταξύ των επιπέδων πυρηνικής ενέργειας και καθορίζεται από τους αντίστοιχους κανόνες επιλογής.

ακτινοβολία διαφόρων μορίων στα οποία δονούνται και περιστροφικές κινήσειςτων συστατικών τους φορτισμένων σωματιδίων, έχει πολύπλοκα φάσματα με ηλεκτρονική-δονητική-περιστροφική δομή (βλ. Μοριακά φάσματα).

Η πιθανότητα εκπομπής ενός φωτονίου με ορμή hk και ενέργεια hv είναι ανάλογη του (n k + 1), όπου n k είναι ο αριθμός ακριβώς των ίδιων φωτονίων στο σύστημα πριν από τη στιγμή εκπομπής. Όταν n k = 0, εμφανίζεται αυθόρμητη εκπομπή εάν n k ≠ 0, εμφανίζεται επίσης διεγερμένη εκπομπή. Ένα φωτόνιο διεγερμένης ακτινοβολίας, σε αντίθεση με ένα αυθόρμητο, έχει την ίδια κατεύθυνση διάδοσης, συχνότητα και πόλωση με ένα φωτόνιο εξωτερικής ακτινοβολίας. η ένταση της διεγερμένης εκπομπής είναι ανάλογη με τον αριθμό των φωτονίων της εξωτερικής ακτινοβολίας. Η ύπαρξη διεγερμένης εκπομπής υποτέθηκε το 1916 από τον Α. Αϊνστάιν, ο οποίος υπολόγισε την πιθανότητα διεγερμένης εκπομπής (βλ. συντελεστές Αϊνστάιν). Υπό κανονικές συνθήκες, η πιθανότητα (και επομένως η ένταση) διεγερμένης εκπομπής είναι χαμηλή, ωστόσο, σε κβαντικές γεννήτριες (λέιζερ), για να αυξηθεί το n k, η λειτουργική ουσία (εκπομπός) τοποθετείται σε οπτικούς συντονιστές που συγκρατούν φωτόνια εξωτερικής ακτινοβολίας κοντά το. Κάθε φωτόνιο που εκπέμπεται από μια ουσία αυξάνει το nk, επομένως η ένταση της ακτινοβολίας με ένα δεδομένο k αυξάνεται γρήγορα σε χαμηλή ένταση ακτινοβολίας φωτονίων με όλα τα άλλα k. Ως αποτέλεσμα, η κβαντική γεννήτρια αποδεικνύεται ότι είναι μια πηγή διεγερμένης ακτινοβολίας με μια πολύ στενή ζώνη τιμών v και k - συνεκτική ακτινοβολία. Το πεδίο μιας τέτοιας ακτινοβολίας είναι πολύ έντονο, μπορεί να γίνει συγκρίσιμο σε μέγεθος με τα ενδομοριακά πεδία και η αλληλεπίδραση της ακτινοβολίας μιας κβαντικής γεννήτριας (ακτινοβολία λέιζερ) με την ύλη γίνεται μη γραμμική (βλ. Μη γραμμική οπτική).

Η ακτινοβολία από διάφορα αντικείμενα μεταφέρει πληροφορίες σχετικά με τη δομή, τις ιδιότητες και τις διεργασίες τους που συμβαίνουν σε αυτά. Η μελέτη του είναι ένας ισχυρός και συχνά ο μόνος (για παράδειγμα, για τα κοσμικά σώματα) τρόπος μελέτης τους. Η θεωρία της ακτινοβολίας παίζει ιδιαίτερο ρόλο στη διαμόρφωση της σύγχρονης φυσικής εικόνας του κόσμου. Κατά τη διαδικασία οικοδόμησης αυτής της θεωρίας, προέκυψε η θεωρία της σχετικότητας και της κβαντικής μηχανικής, δημιουργήθηκαν νέες πηγές ακτινοβολίας και επιτεύχθηκε μια σειρά από επιτεύγματα στον τομέα της ραδιομηχανικής, της ηλεκτρονικής κ.λπ.

Λιτ.: Akhiezer A. I., Berestetsky V. B. Quantum electrodynamics. 4η έκδ. Μ., 1981; Landau L.D., Lifshits E.M. Θεωρία πεδίου. 8η έκδ. Μ., 2001; Ταμ Ι.Ε. Βασικές αρχές της θεωρίας του ηλεκτρισμού. 11η έκδ. Μ., 2003.

Η ατομική ενέργεια χρησιμοποιείται αρκετά ενεργά για ειρηνικούς σκοπούς, για παράδειγμα, στη λειτουργία μιας μηχανής ακτίνων Χ, μιας εγκατάστασης επιταχυντή, η οποία κατέστησε δυνατή τη διανομή ιονίζουσας ακτινοβολίας σε εθνική οικονομία. Λαμβάνοντας υπόψη ότι ένα άτομο εκτίθεται σε αυτό κάθε μέρα, είναι απαραίτητο να μάθετε ποιες μπορεί να είναι οι συνέπειες της επικίνδυνης επαφής και πώς να προστατευτείτε.

Κύρια χαρακτηριστικά

Η ιονίζουσα ακτινοβολία είναι ένα είδος ακτινοβολούμενης ενέργειας που εισέρχεται σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον, προκαλώντας τη διαδικασία ιονισμού στο σώμα. Αυτό το χαρακτηριστικό της ιονίζουσας ακτινοβολίας είναι κατάλληλο για ακτίνες Χ, ραδιενεργές και υψηλές ενέργειες και πολλά άλλα.

Η ιονίζουσα ακτινοβολία έχει άμεση επίδραση στον ανθρώπινο οργανισμό. Παρά το γεγονός ότι η ιονίζουσα ακτινοβολία μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην ιατρική, είναι εξαιρετικά επικίνδυνη, όπως αποδεικνύεται από τα χαρακτηριστικά και τις ιδιότητές της.

Γνωστές ποικιλίες είναι οι ραδιενεργές ακτινοβολίες, που εμφανίζονται λόγω της αυθαίρετης διάσπασης του ατομικού πυρήνα, που προκαλεί τη μετατροπή χημικών, φυσικές ιδιότητες. Οι ουσίες που μπορούν να διασπαστούν θεωρούνται ραδιενεργές.

Μπορούν να είναι τεχνητά (επτακόσια στοιχεία), φυσικά (πενήντα στοιχεία) - θόριο, ουράνιο, ράδιο. Πρέπει να σημειωθεί ότι έχουν καρκινογόνες ιδιότητες οι τοξίνες απελευθερώνονται ως αποτέλεσμα της έκθεσης στον άνθρωπο και μπορούν να προκαλέσουν καρκίνο και ασθένεια ακτινοβολίας.

Πρέπει να σημειωθεί τους παρακάτω τύπουςιονίζουσα ακτινοβολία που επηρεάζει το ανθρώπινο σώμα:

Αλφα

Θεωρούνται θετικά φορτισμένα ιόντα ηλίου, τα οποία εμφανίζονται σε περίπτωση αποσύνθεσης των πυρήνων των βαρέων στοιχείων. Η προστασία από την ιονίζουσα ακτινοβολία πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας ένα κομμάτι χαρτί ή ύφασμα.

Βήτα

– ροή αρνητικά φορτισμένων ηλεκτρονίων που εμφανίζονται σε περίπτωση διάσπασης ραδιενεργών στοιχείων: τεχνητά, φυσικά. Συντελεστής βλάβηςπολύ υψηλότερο από αυτό των προηγούμενων ειδών. Ως προστασία θα χρειαστείτε μια παχιά οθόνη, πιο ανθεκτική. Τέτοιες ακτινοβολίες περιλαμβάνουν ποζιτρόνια.

Γάμμα

– μια σκληρή ηλεκτρομαγνητική ταλάντωση που εμφανίζεται μετά τη διάσπαση των πυρήνων ραδιενεργών ουσιών. Παρατηρείται υψηλός διεισδυτικός παράγοντας και είναι η πιο επικίνδυνη ακτινοβολία από τις τρεις που αναφέρονται για τον ανθρώπινο οργανισμό. Για να θωρακίσετε τις ακτίνες, πρέπει να χρησιμοποιήσετε ειδικές συσκευές. Για αυτό θα χρειαστείτε καλά και ανθεκτικά υλικά: νερό, μόλυβδο και σκυρόδεμα.

ακτινογραφία

Η ιονίζουσα ακτινοβολία παράγεται κατά τη διαδικασία εργασίας με σωλήνα και σύνθετες εγκαταστάσεις. Το χαρακτηριστικό μοιάζει με ακτίνες γάμμα. Η διαφορά έγκειται στην προέλευση και το μήκος κύματος. Υπάρχει ένας παράγοντας διείσδυσης.

Νετρόνιο

Η ακτινοβολία νετρονίων είναι ένα ρεύμα αφόρτιστων νετρονίων που αποτελούν μέρος των πυρήνων, εκτός από το υδρογόνο. Ως αποτέλεσμα της ακτινοβολίας, οι ουσίες λαμβάνουν ένα μέρος της ραδιενέργειας. Υπάρχει ο μεγαλύτερος παράγοντας διείσδυσης. Όλα αυτά τα είδη ιονίζουσας ακτινοβολίας είναι πολύ επικίνδυνα.

Κύριες πηγές ακτινοβολίας

Πηγές ιοντίζουσα ακτινοβολίαμπορεί να είναι τεχνητό ή φυσικό. Βασικά, το ανθρώπινο σώμα λαμβάνει ακτινοβολία από φυσικές πηγές, αυτές περιλαμβάνουν:

• επίγεια ακτινοβολία?
• εσωτερική ακτινοβολία.

Όσον αφορά τις πηγές της επίγειας ακτινοβολίας, πολλές από αυτές είναι καρκινογόνες. Αυτά περιλαμβάνουν:

• Ουρανός;
• κάλιο;
• θόριο;
• πολώνιο;
• μόλυβδος;
• ρουβίνιο;
• ραδόνιο.

Ο κίνδυνος είναι ότι είναι καρκινογόνες. Το ραδόνιο είναι ένα αέριο που δεν έχει οσμή, χρώμα ή γεύση. Είναι επτάμισι φορές βαρύτερο από τον αέρα. Τα προϊόντα αποσύνθεσής του είναι πολύ πιο επικίνδυνα από το αέριο, επομένως ο αντίκτυπος στο ανθρώπινο σώμα είναι εξαιρετικά τραγικός.

Οι τεχνητές πηγές περιλαμβάνουν:

• πυρηνική ενέργεια;
• εργοστάσια επεξεργασίας?
• ορυχεία ουρανίου·
• Ταφικοί χώροι με ραδιενεργά απόβλητα·
• Ακτινογραφικές μηχανές;
• πυρηνική έκρηξη?
• επιστημονικά εργαστήρια·
• ραδιονουκλεΐδια, τα οποία χρησιμοποιούνται ενεργά στη σύγχρονη ιατρική.
• συσκευές φωτισμού?
• υπολογιστές και τηλέφωνα·
• οικιακές συσκευές.

Εάν αυτές οι πηγές είναι κοντά, υπάρχει ένας παράγοντας της απορροφούμενης δόσης ιονίζουσας ακτινοβολίας, η μονάδα του οποίου εξαρτάται από τη διάρκεια έκθεσης στο ανθρώπινο σώμα.

Η λειτουργία των πηγών ιονίζουσας ακτινοβολίας συμβαίνει καθημερινά, για παράδειγμα: όταν εργάζεστε σε υπολογιστή, παρακολουθείτε μια τηλεοπτική εκπομπή ή μιλάτε σε κινητό τηλέφωνο ή smartphone. Όλες αυτές οι πηγές είναι σε κάποιο βαθμό καρκινογόνες και μπορούν να προκαλέσουν σοβαρές και θανατηφόρες ασθένειες.

Η τοποθέτηση πηγών ιοντίζουσας ακτινοβολίας περιλαμβάνει έναν κατάλογο σημαντικών, υπεύθυνων εργασιών που σχετίζονται με την ανάπτυξη έργου για τη χωροθέτηση εγκαταστάσεων ακτινοβολίας. Όλες οι πηγές ακτινοβολίας περιέχουν μια συγκεκριμένη μονάδα ακτινοβολίας, καθεμία από τις οποίες έχει μια συγκεκριμένη επίδραση στο ανθρώπινο σώμα. Αυτό περιλαμβάνει χειρισμούς που πραγματοποιήθηκαν για την εγκατάσταση και θέση σε λειτουργία αυτών των εγκαταστάσεων.

Σημειώνεται ότι η απόρριψη πηγών ιοντίζουσας ακτινοβολίας είναι υποχρεωτική.

Αυτή είναι μια διαδικασία που βοηθά τον παροπλισμό των πηγών παραγωγής. Αυτή η διαδικασία αποτελείται από τεχνικά και διοικητικά μέτρα που αποσκοπούν στη διασφάλιση της ασφάλειας του προσωπικού και του πληθυσμού, ενώ υπάρχει και παράγοντας προστασίας περιβάλλο. Οι καρκινογόνες πηγές και εξοπλισμός αποτελούν τεράστιο κίνδυνο για τον ανθρώπινο οργανισμό, επομένως πρέπει να απορριφθούν.

Χαρακτηριστικά καταγραφής ακτινοβολίας

Τα χαρακτηριστικά της ιονίζουσας ακτινοβολίας δείχνουν ότι είναι αόρατες, άοσμες και άχρωμες, επομένως είναι δύσκολο να τις παρατηρήσετε.

Για το σκοπό αυτό υπάρχουν μέθοδοι καταγραφής ιονίζουσας ακτινοβολίας. Όσο για τις μεθόδους ανίχνευσης και μέτρησης, όλα γίνονται έμμεσα, με βάση κάποια ιδιότητα.

Χρησιμοποιούνται οι ακόλουθες μέθοδοι για την ανίχνευση ιονίζουσας ακτινοβολίας:

• Φυσικά: ιονισμός, αναλογικός μετρητής, μετρητής εκκένωσης αερίων Geiger-Muller, θάλαμος ιοντισμού, μετρητής ημιαγωγών.
• Μέθοδος θερμιδομετρικής ανίχνευσης: βιολογική, κλινική, φωτογραφική, αιματολογική, κυτταρογενετική.
• Φωτεινός: μετρητές φθορισμού και σπινθηρισμού.
• Βιοφυσική μέθοδος: ραδιομετρία, υπολογισμός.

Η δοσιμετρία της ιονίζουσας ακτινοβολίας πραγματοποιείται με τη χρήση οργάνων που μπορούν να προσδιορίσουν τη δόση ακτινοβολίας. Η συσκευή περιλαμβάνει τρία κύρια μέρη - έναν μετρητή παλμών, έναν αισθητήρα και μια πηγή ενέργειας. Η δοσιμετρία ακτινοβολίας είναι δυνατή χάρη σε δοσίμετρο ή ραδιόμετρο.

Επιδράσεις στους ανθρώπους

Η επίδραση της ιονίζουσας ακτινοβολίας στον ανθρώπινο οργανισμό είναι ιδιαίτερα επικίνδυνη. Οι ακόλουθες συνέπειες είναι πιθανές:

• Υπάρχει ένας παράγοντας πολύ βαθιάς βιολογικής αλλαγής.
• υπάρχει μια σωρευτική επίδραση μιας μονάδας απορροφούμενης ακτινοβολίας.
• το αποτέλεσμα εκδηλώνεται με την πάροδο του χρόνου, καθώς υπάρχει μια λανθάνουσα περίοδος.
• όλοι έχουν εσωτερικά όργανα, τα συστήματα έχουν διαφορετική ευαισθησία σε μια μονάδα απορροφούμενης ακτινοβολίας.
• Η ακτινοβολία επηρεάζει όλους τους απογόνους.
• το αποτέλεσμα εξαρτάται από τη μονάδα ακτινοβολίας που απορροφάται, τη δόση ακτινοβολίας και τη διάρκεια.

Παρά τη χρήση συσκευών ακτινοβολίας στην ιατρική, τα αποτελέσματά τους μπορεί να είναι επιβλαβή. Βιολογική επίδρασηιονίζουσα ακτινοβολία κατά τη διαδικασία ομοιόμορφης ακτινοβόλησης του σώματος, υπολογίζοντας το 100% της δόσης, συμβαίνουν τα εξής:

• Μυελός των οστών – μονάδα απορροφούμενης ακτινοβολίας 12%;
• πνεύμονες – τουλάχιστον 12%.
• οστά - 3%;
• όρχεις, ωοθήκες– απορροφημένη δόση ιοντίζουσας ακτινοβολίας περίπου 25%.
• θυρεοειδής αδένας– απορροφούμενη μονάδα δόσης περίπου 3%.
• μαστικοί αδένες - περίπου 15%.
• άλλοι ιστοί - η μονάδα απορροφούμενης δόσης ακτινοβολίας είναι 30%.

Ως αποτέλεσμα, μπορεί να υπάρχουν διάφορες ασθένειεςμέχρι την ογκολογία, την παράλυση και την ακτινοβολία. Είναι εξαιρετικά επικίνδυνο για τα παιδιά και τις έγκυες γυναίκες, καθώς εμφανίζεται ανώμαλη ανάπτυξη οργάνων και ιστών. Οι τοξίνες και η ακτινοβολία είναι πηγές επικίνδυνων ασθενειών.

Η ιονίζουσα ακτινοβολία (εφεξής καλούμενη IR) είναι η ακτινοβολία της οποίας η αλληλεπίδραση με την ύλη οδηγεί στον ιονισμό ατόμων και μορίων, δηλ. αυτή η αλληλεπίδραση οδηγεί στη διέγερση του ατόμου και στον διαχωρισμό των μεμονωμένων ηλεκτρονίων (αρνητικά φορτισμένα σωματίδια) από τα ατομικά κελύφη. Ως αποτέλεσμα, στερούμενο ενός ή περισσότερων ηλεκτρονίων, το άτομο μετατρέπεται σε θετικά φορτισμένο ιόν - εμφανίζεται πρωτογενής ιονισμός. II περιλαμβάνει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία (ακτινοβολία γάμμα) και ροές φορτισμένων και ουδέτερων σωματιδίων - σωματιδιακή ακτινοβολία (ακτινοβολία άλφα, ακτινοβολία βήτα και ακτινοβολία νετρονίων).

Ακτινοβολία άλφααναφέρεται στη σωματική ακτινοβολία. Αυτό είναι ένα ρεύμα βαρέων θετικά φορτισμένων σωματιδίων άλφα (πυρήνες ατόμων ηλίου) που προκύπτουν από τη διάσπαση ατόμων βαρέων στοιχείων όπως το ουράνιο, το ράδιο και το θόριο. Δεδομένου ότι τα σωματίδια είναι βαριά, το εύρος των σωματιδίων άλφα σε μια ουσία (δηλαδή η διαδρομή κατά την οποία παράγουν ιονισμό) αποδεικνύεται πολύ σύντομη: εκατοστά του χιλιοστού σε βιολογικά μέσα, 2,5-8 cm στον αέρα. Έτσι, είναι σε θέση να συγκρατήσει αυτά τα σωματίδια κανονικό φύλλοχαρτί ή εξωτερικό νεκρό στρώμα δέρματος.

Ωστόσο, οι ουσίες που εκπέμπουν σωματίδια άλφα έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής. Ως αποτέλεσμα τέτοιων ουσιών που εισέρχονται στο σώμα με τροφή, αέρα ή μέσω πληγών, μεταφέρονται σε όλο το σώμα από την κυκλοφορία του αίματος, εναποτίθενται σε όργανα που είναι υπεύθυνα για το μεταβολισμό και την προστασία του σώματος (για παράδειγμα, σπλήνα ή λεμφαδένες). προκαλώντας εσωτερική ακτινοβολία του σώματος . Ο κίνδυνος μιας τέτοιας εσωτερικής ακτινοβολίας του σώματος είναι μεγάλος, γιατί αυτά τα σωματίδια άλφα δημιουργούν πολύ μεγάλο αριθμόιόντων (έως πολλές χιλιάδες ζεύγη ιόντων ανά διαδρομή 1 μικρού στους ιστούς). Ο ιονισμός, με τη σειρά του, καθορίζει μια σειρά από χαρακτηριστικά αυτών χημικές αντιδράσεις, που εμφανίζονται στην ύλη, ιδιαίτερα σε ζωντανούς ιστούς (σχηματισμός ισχυρών οξειδωτικών παραγόντων, ελεύθερου υδρογόνου και οξυγόνου κ.λπ.).

Ακτινοβολία βήτα(ακτίνες βήτα, ή ρεύμα σωματιδίων βήτα) αναφέρεται επίσης στον σωματιδιακό τύπο ακτινοβολίας. Αυτό είναι ένα ρεύμα ηλεκτρονίων (ακτινοβολία β ή, πιο συχνά, μόνο ακτινοβολία β) ή ποζιτρονίων (ακτινοβολία β+) που εκπέμπονται κατά τη διάρκεια της ραδιενεργής βήτα διάσπασης των πυρήνων ορισμένων ατόμων. Τα ηλεκτρόνια ή τα ποζιτρόνια παράγονται στον πυρήνα όταν ένα νετρόνιο μετατρέπεται σε πρωτόνιο ή ένα πρωτόνιο σε νετρόνιο, αντίστοιχα.

Τα ηλεκτρόνια είναι πολύ μικρότερα από τα σωματίδια άλφα και μπορούν να διεισδύσουν σε βάθος 10-15 εκατοστών σε μια ουσία (σώμα) (βλ. εκατοστά του χιλιοστού για τα σωματίδια άλφα). Όταν διέρχεται από την ύλη, η ακτινοβολία βήτα αλληλεπιδρά με τα ηλεκτρόνια και τους πυρήνες των ατόμων της, ξοδεύοντας την ενέργειά της σε αυτό και επιβραδύνοντας την κίνηση μέχρι να σταματήσει τελείως. Λόγω αυτών των ιδιοτήτων, για την προστασία από την ακτινοβολία βήτα, αρκεί να έχουμε ένα οργανικό γυαλί κατάλληλου πάχους. Η χρήση της ακτινοβολίας βήτα στην ιατρική για επιφανειακή, διάμεση και ενδοκοιλιακή ακτινοθεραπεία βασίζεται σε αυτές τις ίδιες ιδιότητες.

Ακτινοβολία νετρονίων- άλλος τύπος σωματιδιακού τύπου ακτινοβολίας. Η ακτινοβολία νετρονίων είναι μια ροή νετρονίων ( στοιχειώδη σωματίδια, χωρίς ηλεκτρικό φορτίο). Τα νετρόνια δεν έχουν ιονιστικό αποτέλεσμα, αλλά ένα πολύ σημαντικό ιονιστικό αποτέλεσμα συμβαίνει λόγω της ελαστικής και ανελαστικής σκέδασης στους πυρήνες της ύλης.

Οι ουσίες που ακτινοβολούνται από νετρόνια μπορούν να αποκτήσουν ραδιενεργές ιδιότητες, δηλαδή να λάβουν τη λεγόμενη επαγόμενη ραδιενέργεια. Η ακτινοβολία νετρονίων παράγεται κατά τη λειτουργία των επιταχυντών σωματιδίων, σε πυρηνικούς αντιδραστήρες, βιομηχανικές και εργαστηριακές εγκαταστάσεις, με πυρηνικές εκρήξειςκλπ. Η ακτινοβολία νετρονίων έχει τη μεγαλύτερη διεισδυτική δύναμη. Τα καλύτερα υλικά για προστασία από την ακτινοβολία νετρονίων είναι τα υλικά που περιέχουν υδρογόνο.

Ακτίνες γάμμα και ακτίνες Χανήκουν στην ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία.

Η θεμελιώδης διαφορά μεταξύ αυτών των δύο τύπων ακτινοβολίας έγκειται στον μηχανισμό εμφάνισής τους. Η ακτινοβολία ακτίνων Χ είναι εξωπυρηνικής προέλευσης, η ακτινοβολία γάμμα είναι προϊόν πυρηνικής διάσπασης.

Η ακτινοβολία ακτίνων Χ ανακαλύφθηκε το 1895 από τον φυσικό Ρέντγκεν. Πρόκειται για αόρατη ακτινοβολία ικανή να διεισδύσει, αν και σε διάφορους βαθμούς, σε όλες τις ουσίες. Είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με μήκος κύματος της τάξης του - από 10 -12 έως 10 -7. Η πηγή των ακτίνων Χ είναι ένας σωλήνας ακτίνων Χ, ορισμένα ραδιονουκλίδια (για παράδειγμα, εκπομποί βήτα), επιταχυντές και συσκευές αποθήκευσης ηλεκτρονίων (ακτινοβολία σύγχροτρον).

Ο σωλήνας ακτίνων Χ έχει δύο ηλεκτρόδια - την κάθοδο και την άνοδο (αρνητικά και θετικά ηλεκτρόδια, αντίστοιχα). Όταν η κάθοδος θερμαίνεται, εμφανίζεται εκπομπή ηλεκτρονίων (το φαινόμενο της εκπομπής ηλεκτρονίων από την επιφάνεια ενός στερεού ή υγρού). Τα ηλεκτρόνια που διαφεύγουν από την κάθοδο επιταχύνονται από το ηλεκτρικό πεδίο και προσκρούουν στην επιφάνεια της ανόδου, όπου επιβραδύνονται απότομα, με αποτέλεσμα την ακτινοβολία ακτίνων Χ. Όπως το ορατό φως, οι ακτίνες Χ κάνουν το φωτογραφικό φιλμ να μαυρίζει. Αυτή είναι μια από τις ιδιότητές του, θεμελιώδεις για την ιατρική - ότι διαπερνά την ακτινοβολία και, κατά συνέπεια, ο ασθενής μπορεί να φωτιστεί με τη βοήθειά της, και επειδή ιστοί διαφορετικής πυκνότητας απορροφούν τις ακτίνες Χ με διαφορετικό τρόπο - μπορούμε να το διαγνώσουμε μόνοι μας πρώιμο στάδιοπολλά είδη ασθενειών των εσωτερικών οργάνων.

Η ακτινοβολία γάμμα είναι ενδοπυρηνικής προέλευσης. Συμβαίνει κατά τη διάσπαση των ραδιενεργών πυρήνων, τη μετάβαση των πυρήνων από μια διεγερμένη κατάσταση στη βασική κατάσταση, κατά την αλληλεπίδραση γρήγορα φορτισμένων σωματιδίων με την ύλη, την εκμηδένιση ζευγών ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων κ.λπ.

Η υψηλή διεισδυτική ισχύς της ακτινοβολίας γάμμα εξηγείται από το μικρό μήκος κύματός της. Για να αποδυναμωθεί η ροή ακτινοβολίας γάμμα, ουσίες που διαφέρουν σημαντικά μαζικός αριθμός(μόλυβδος, βολφράμιο, ουράνιο κ.λπ.) και κάθε είδους συνθέσεις υψηλής πυκνότητας (διάφορα σκυροδέματα με μεταλλικά πληρωτικά).

Για όσους είναι νέοι στη φυσική ή μόλις αρχίζουν να τη μελετούν, το ερώτημα τι είναι η ακτινοβολία είναι πολύπλοκο. Αλλά αυτό το φυσικό φαινόμενο το συναντάμε σχεδόν καθημερινά. Με απλά λόγια, η ακτινοβολία είναι η διαδικασία διάδοσης ενέργειας με τη μορφή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων και σωματιδίων, ή με άλλα λόγια, είναι ενεργειακά κύματα που διαδίδονται γύρω.

Πηγή ακτινοβολίας και τα είδη της

Η πηγή των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων μπορεί να είναι είτε τεχνητή είτε φυσική. Για παράδειγμα, η τεχνητή ακτινοβολία περιλαμβάνει ακτινογραφίες.

Μπορείτε να νιώσετε την ακτινοβολία χωρίς καν να φύγετε από το σπίτι σας: απλά πρέπει να κρατήσετε το χέρι σας πάνω από ένα αναμμένο κερί και θα νιώσετε αμέσως την ακτινοβολία θερμότητας. Μπορεί να ονομαστεί θερμικό, αλλά εκτός από αυτό υπάρχουν αρκετοί άλλοι τύποι ακτινοβολίας στη φυσική. Εδώ είναι μερικά από αυτά:

• Η υπεριώδης ακτινοβολία είναι μια ακτινοβολία που μπορεί να αισθανθεί ένα άτομο ενώ κάνει ηλιοθεραπεία.
• Οι ακτίνες Χ έχουν τα μικρότερα μήκη κύματος, που ονομάζονται ακτίνες Χ.
• Ακόμη και οι άνθρωποι μπορούν να δουν υπέρυθρες ακτίνες. Ένα παράδειγμα αυτού είναι ένα συνηθισμένο παιδικό λέιζερ. Αυτός ο τύπος ακτινοβολίας σχηματίζεται όταν οι εκπομπές ραδιοφώνου μικροκυμάτων και το ορατό φως συμπίπτουν. Η υπέρυθρη ακτινοβολία χρησιμοποιείται συχνά στη φυσιοθεραπεία.
• Η ραδιενεργή ακτινοβολία παράγεται κατά τη διάσπαση των χημικών ραδιενεργών στοιχείων. Μπορείτε να μάθετε περισσότερα για την ακτινοβολία από το άρθρο.
• Η οπτική ακτινοβολία δεν είναι τίποτα άλλο από ακτινοβολία φωτός, φως με την ευρεία έννοια της λέξης.
• Η ακτινοβολία γάμμα είναι ένας τύπος ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με μικρό μήκος κύματος. Χρησιμοποιείται, για παράδειγμα, στην ακτινοθεραπεία.

Οι επιστήμονες γνώριζαν από καιρό ότι κάποια ακτινοβολία έχει επιζήμια επίδραση στο ανθρώπινο σώμα. Το πόσο ισχυρή θα είναι αυτή η επιρροή εξαρτάται από τη διάρκεια και την ισχύ της ακτινοβολίας. Εάν εκτεθείτε σε ακτινοβολία για μεγάλο χρονικό διάστημα, αυτό μπορεί να οδηγήσει σε αλλαγές σε κυτταρικό επίπεδο. Όλος ο ηλεκτρονικός εξοπλισμός που μας περιβάλλει, είτε αυτός κινητό τηλέφωνο, υπολογιστής ή φούρνος μικροκυμάτων - όλα αυτά έχουν αντίκτυπο στην υγεία. Επομένως, πρέπει να προσέχετε να μην εκτεθείτε σε περιττή ακτινοβολία.

Μονοενεργειακή ιονίζουσα ακτινοβολία- ιοντίζουσα ακτινοβολία, αποτελούμενη από φωτόνια της ίδιας ενέργειας ή σωματίδια του ίδιου τύπου με την ίδια κινητική ενέργεια.

Μικτή ιοντίζουσα ακτινοβολία- ιοντίζουσα ακτινοβολία που αποτελείται από σωματίδια διάφορα είδηή από σωματίδια και φωτόνια.

Κατευθυνόμενη ιοντίζουσα ακτινοβολίαιονίζουσα ακτινοβολία με επιλεγμένη κατεύθυνση διάδοσης.

Φυσικό υπόβαθρο ακτινοβολίας- Ιοντίζουσα ακτινοβολία που δημιουργείται από την κοσμική ακτινοβολία και την ακτινοβολία από φυσικά κατανεμημένες φυσικές ραδιενεργές ουσίες (στην επιφάνεια της Γης, στην επιφανειακή ατμόσφαιρα, στα τρόφιμα, στο νερό, στο ανθρώπινο σώμα κ.λπ.).

Υπόβαθρο - ιοντίζουσα ακτινοβολία, που αποτελείται από φυσικό υπόβαθρο και ιοντίζουσα ακτινοβολία από εξωγενείς πηγές.

Κοσμική ακτινοβολία- ιονίζουσα ακτινοβολία, η οποία αποτελείται από πρωτογενή ακτινοβολία που προέρχεται από το διάστημα και δευτερογενή ακτινοβολία που προκύπτει από την αλληλεπίδραση της πρωτογενούς ακτινοβολίας με την ατμόσφαιρα.

Στενή δέσμη ακτινοβολίας- μια γεωμετρία ακτινοβολίας στην οποία ο ανιχνευτής καταγράφει μόνο μη σκεδαζόμενη ακτινοβολία από την πηγή.

Ευρεία δέσμη ακτινοβολίας- μια τέτοια γεωμετρία ακτινοβολίας στην οποία ο ανιχνευτής καταγράφει μη σκεδαζόμενη και διάσπαρτη ακτινοβολία από την πηγή.

Πεδίο ιοντίζουσας ακτινοβολίας- χωροχρονική κατανομή της ιονίζουσας ακτινοβολίας στο υπό εξέταση μέσο.

Ροή ιονιζόντων σωματιδίων (φωτόνια)- η αναλογία του αριθμού των ιονιζόντων σωματιδίων (φωτόνια) dN που διέρχονται από μια δεδομένη επιφάνεια κατά τη διάρκεια ενός χρονικού διαστήματος dt προς αυτό το διάστημα: F = dN/dt.

Ροή ενέργειας σωματιδίων- ο λόγος της ενέργειας των σωματιδίων που πέφτουν προς το χρονικό διάστημα Ψ=dE/dt.

Πυκνότητα ροής ιονιζόντων σωματιδίων (φωτόνια)- λόγος της ροής των ιονιζόντων σωματιδίων (φωτόνια) dF

που διεισδύει στον όγκο μιας στοιχειώδους σφαίρας, στην κεντρική περιοχή διατομής dS αυτής της σφαίρας: φ = dF/dS = d 2 N/dtdS. (Η πυκνότητα της ενεργειακής ροής των σωματιδίων προσδιορίζεται με παρόμοιο τρόπο).

Ροή (μεταφορά) ιονιζόντων σωματιδίων (φωτόνια)- ο λόγος του αριθμού των ιοντιζόντων σωματιδίων (φωτόνια) dN που διεισδύουν στον όγκο μιας στοιχειώδους σφαίρας προς την κεντρική περιοχή διατομής dS αυτής της σφαίρας: Ф = dN/dS.

Ενεργειακό φάσμα ιονιζόντων σωματιδίων- κατανομή των ιονιζόντων σωματιδίων ανάλογα με την ενέργειά τους. Αποτελεσματική ενέργεια φωτονίων- ενέργεια φωτονίων ενός τέτοιου μονοενεργητικού φωτονίου

ακτινοβολία, η σχετική εξασθένηση της οποίας σε έναν απορροφητή ορισμένης σύνθεσης και συγκεκριμένου πάχους είναι ίδια με εκείνη της μη μονοενεργητικής ακτινοβολίας φωτονίων που εξετάζουμε.

Ενέργεια οριακού φάσματοςβ-ακτινοβολία - η υψηλότερη ενέργεια των σωματιδίων β στο φάσμα συνεχούς ενέργειας της β-ακτινοβολίας ενός δεδομένου ραδιονουκλιδίου.

Ακτινοβολία albedo- η αναλογία του αριθμού των σωματιδίων (φωτόνια) που ανακλώνται από τη διεπαφή μεταξύ δύο μέσων προς τον αριθμό των σωματιδίων (φωτόνια) που προσπίπτουν στη διεπαφή.

Καθυστερημένη ακτινοβολία: σωματίδια που εκπέμπονται από προϊόντα σχάσης, σε αντίθεση με τα σωματίδια (νετρόνια και ακτίνες γάμμα) που παράγονται απευθείας τη στιγμή της σχάσης.

Ιοντισμός σε αέρια:αφαίρεση ενός ή περισσότερων ηλεκτρονίων από ένα άτομο ή ένα μόριο αερίου. Ως αποτέλεσμα του ιονισμού, στο αέριο εμφανίζονται ελεύθεροι φορείς φορτίου (ηλεκτρόνια και ιόντα) και αποκτά την ικανότητα να μεταφέρει ηλεκτρικό ρεύμα.

Ο όρος «ακτινοβολία» καλύπτει μια σειρά ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, συμπεριλαμβανομένου του ορατού φάσματος, των υπέρυθρων και υπεριωδών περιοχών, καθώς και των ραδιοκυμάτων, του ηλεκτρικού ρεύματος και της ιονίζουσας ακτινοβολίας. Όλη η ανομοιότητα αυτών των φαινομένων οφείλεται μόνο στη συχνότητα (μήκος κύματος) της ακτινοβολίας. Η ιονίζουσα ακτινοβολία μπορεί να θέσει σε κίνδυνο την ανθρώπινη υγεία. ΚΑΙ ιοντίζουσα ακτινοβολία(ακτινοβολία) - ένας τύπος ακτινοβολίας που αλλάζει φυσική κατάστασηάτομα ή ατομικούς πυρήνες, μετατρέποντάς τα σε ηλεκτρικά φορτισμένα ιόντα ή προϊόντα πυρηνικών αντιδράσεων. Υπό ορισμένες συνθήκες, η παρουσία τέτοιων ιόντων ή προϊόντων πυρηνικών αντιδράσεων στους ιστούς του σώματος μπορεί να αλλάξει την πορεία των διεργασιών στα κύτταρα και τα μόρια, και με τη συσσώρευση αυτών των γεγονότων, μπορεί να διαταράξει την πορεία των βιολογικών αντιδράσεων στο σώμα , δηλ. αποτελούν κίνδυνο για την ανθρώπινη υγεία.

2. ΕΙΔΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ

Γίνεται διάκριση μεταξύ της σωματιδιακής ακτινοβολίας, που αποτελείται από σωματίδια με μάζα διαφορετική από το μηδέν, και της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας (φωτόνια).

2.1. Σωματώδης ακτινοβολία

Η σωματική ιονίζουσα ακτινοβολία περιλαμβάνει ακτινοβολία άλφα, ηλεκτρονίων, πρωτονίων, νετρονίων και μεσονίων. Σωματώδης ακτινοβολία που αποτελείται από ένα ρεύμα φορτισμένων σωματιδίων (α-, β-σωματίδια, πρωτόνια, ηλεκτρόνια), των οποίων η κινητική ενέργεια είναι επαρκής για να ιονίσει άτομα σε

σύγκρουση, ανήκει στην κατηγορία της άμεσα ιονίζουσας ακτινοβολίας. Τα νετρόνια και άλλα στοιχειώδη σωματίδια δεν παράγουν άμεσα ιονισμό, αλλά κατά τη διαδικασία αλληλεπίδρασης με το μέσο απελευθερώνουν φορτισμένα σωματίδια (ηλεκτρόνια, πρωτόνια) που είναι ικανά να ιονίζουν άτομα και μόρια του μέσου από το οποίο διέρχονται.

Κατά συνέπεια, η σωματική ακτινοβολία που αποτελείται από ένα ρεύμα αφόρτιστων σωματιδίων ονομάζεται έμμεσα ιονίζουσα ακτινοβολία.

Εικ.1. Σχέδιο της φθοράς του 212 Bi.

2.1.1 Ακτινοβολία Άλφα

Τα σωματίδια άλφα (α - σωματίδια) είναι οι πυρήνες ενός ατόμου ηλίου, που εκπέμπονται κατά τη διάσπαση α από ορισμένα ραδιενεργά άτομα. Το α - σωματίδιο αποτελείται από δύο πρωτόνια και δύο νετρόνια.

Η ακτινοβολία άλφα είναι ένα ρεύμα πυρήνων ατόμων ηλίου (θετικά φορτισμένο και

σχετικά βαριά σωματίδια).

Η φυσική ακτινοβολία άλφα ως αποτέλεσμα της ραδιενεργής διάσπασης του πυρήνα είναι χαρακτηριστική των ασταθών πυρήνων βαρέων στοιχείων, που ξεκινούν με ατομικό αριθμό μεγαλύτερο από 83, δηλ. για φυσικά ραδιονουκλεΐδια της σειράς ουρανίου και θορίου, καθώς και για στοιχεία υπερουρανίου που λαμβάνονται τεχνητά.

Ένα τυπικό διάγραμμα α-διάσπασης ενός φυσικού ραδιονουκλιδίου παρουσιάζεται στο Σχ. 1 και το ενεργειακό φάσμα των σωματιδίων α που σχηματίζεται κατά τη διάσπαση ενός ραδιονουκλιδίου φαίνεται στο

Εικ.2.

Εικ.2 Ενεργειακό φάσμα σωματιδίων α

Η πιθανότητα α-διάσπασης οφείλεται στο γεγονός ότι η μάζα (και, επομένως, η συνολική ενέργεια των ιόντων) του α-ραδιενεργού πυρήνα είναι μεγαλύτερη από το άθροισμα των μαζών του σωματιδίου α και του θυγατρικού πυρήνα που σχηματίστηκαν μετά α-διάσπαση. Η περίσσεια ενέργειας του αρχικού (μητρικού) πυρήνα απελευθερώνεται με τη μορφή της κινητικής ενέργειας του σωματιδίου α και της ανάκρουσης του θυγατρικού πυρήνα. Τα σωματίδια α είναι θετικά φορτισμένοι πυρήνες ηλίου - 2 He4 και πετούν έξω από τον πυρήνα με ταχύτητα 15-20 χιλιάδες km/sec. Στο δρόμο τους προκαλούν ισχυρό ιονισμό του περιβάλλοντος,

αποσπώντας ηλεκτρόνια από τις τροχιές των ατόμων.

Το εύρος των σωματιδίων α στον αέρα είναι περίπου 5-8 cm, στο νερό - 30-50 μικρά, στα μέταλλα - 10-20 μικρά. Όταν ιονίζεται από τις ακτίνες α, παρατηρούνται χημικές αλλαγές στην ουσία και η κρυσταλλική δομή διαταράσσεται στερεά. Δεδομένου ότι υπάρχει ηλεκτροστατική απώθηση μεταξύ του σωματιδίου α και του πυρήνα, η πιθανότητα πυρηνικών αντιδράσεων υπό την επίδραση α-σωματιδίων φυσικών ραδιονουκλεϊδίων (μέγιστη ενέργεια 8,78 MeV y214 Po) είναι πολύ μικρή και παρατηρείται μόνο σε ελαφρούς πυρήνες (Li , Be, B, C, N, Na, Al) με το σχηματισμό ραδιενεργών ισοτόπων και ελεύθερων νετρονίων.

2.1.2 Ακτινοβολία πρωτονίων

Ακτινοβολία πρωτονίων– ακτινοβολία που παράγεται κατά την αυθόρμητη διάσπαση ατομικών πυρήνων με ανεπάρκεια νετρονίων ή ως δέσμη εξόδου ενός επιταχυντή ιόντων (για παράδειγμα, ενός synchrophasothoron).

2.1.3 Ακτινοβολία νετρονίων

Ακτινοβολία νετρονίων -μια ροή νετρονίων που μετατρέπουν την ενέργειά τους σε ελαστικές και ανελαστικές αλληλεπιδράσεις με ατομικούς πυρήνες. Οι ανελαστικές αλληλεπιδράσεις παράγουν δευτερογενή ακτινοβολία, η οποία μπορεί να αποτελείται τόσο από φορτισμένα σωματίδια όσο και από κβάντα γάμμα (ακτινοβολία γάμμα). Σε ελαστικές αλληλεπιδράσεις, είναι δυνατός ο συνηθισμένος ιονισμός μιας ουσίας.

Πηγές ακτινοβολίας νετρονίων είναι: αυθόρμητα σχάσιμα ραδιονουκλίδια. ειδικά κατασκευασμένες πηγές νετρονίων ραδιονουκλεϊδίων· επιταχυντές ηλεκτρονίων, πρωτονίων, ιόντων. πυρηνικοί αντιδραστήρες· κοσμική ακτινοβολία.

Από βιολογικής άποψηςΤα νετρόνια παράγονται σε πυρηνικές αντιδράσεις (σε πυρηνικούς αντιδραστήρες και άλλες βιομηχανικές και εργαστηριακές εγκαταστάσεις, καθώς και κατά τη διάρκεια πυρηνικών εκρήξεων).

Τα νετρόνια δεν έχουν ηλεκτρικό φορτίο. Συμβατικά, τα νετρόνια, ανάλογα με την κινητική τους ενέργεια, διακρίνονται σε γρήγορα (έως 10 MeV), υπεργρήγορα, ενδιάμεσα, αργά και θερμικά. Η ακτινοβολία νετρονίων έχει μεγάλη διεισδυτική ισχύ. Τα αργά και θερμικά νετρόνια εισέρχονται σε πυρηνικές αντιδράσεις, οι οποίες μπορούν να οδηγήσουν στο σχηματισμό σταθερών ή ραδιενεργών ισοτόπων.

Ένα ελεύθερο νετρόνιο είναι ένα ασταθές, ηλεκτρικά ουδέτερο σωματίδιο με τα ακόλουθα

σκηνικά θέατρου:

Αυτές οι ιδιότητες του νετρονίου καθιστούν δυνατή τη χρήση του, αφενός, ως αντικείμενο που μελετάται και, αφετέρου, ως εργαλείο με το οποίο διεξάγεται έρευνα. Στην πρώτη περίπτωση, μελετώνται οι μοναδικές ιδιότητες του νετρονίου, το οποίο είναι σχετικό και καθιστά δυνατό τον πιο αξιόπιστο και ακριβή προσδιορισμό των θεμελιωδών παραμέτρων της ηλεκτροασθενούς αλληλεπίδρασης και, ως εκ τούτου, είτε επιβεβαιώνει είτε αντικρούει το Καθιερωμένο Μοντέλο. Η παρουσία μιας μαγνητικής ροπής σε ένα νετρόνιο υποδηλώνει ήδη τη σύνθετη δομή του, δηλ. η «μη στοιχειώδης» του. Στη δεύτερη περίπτωση, η αλληλεπίδραση μη πολωμένων και πολωμένων νετρονίων διαφορετικών ενεργειών με πυρήνες επιτρέπει τη χρήση τους στη φυσική των πυρήνων και των στοιχειωδών σωματιδίων. Η μελέτη των επιπτώσεων της παραβίασης της χωρικής ισοτιμίας και αμετάβλητης υπό χρονική αντιστροφή σε διάφορες διεργασίες - από την οπτική νετρονίων έως την πυρηνική σχάση από νετρόνια - δεν είναι μια πλήρης λίστα με τους πιο πρόσφατους τομείς έρευνας.

Το γεγονός ότι τα νετρόνια των θερμικών αντιδραστήρων έχουν μήκη κύματος συγκρίσιμα με τις διατομικές αποστάσεις στην ύλη τα καθιστά απαραίτητο εργαλείο για τη μελέτη της συμπυκνωμένης ύλης. Η αλληλεπίδραση των νετρονίων με τα άτομα είναι σχετικά ασθενής, γεγονός που επιτρέπει στα νετρόνια να διεισδύσουν αρκετά βαθιά στην ύλη - αυτό είναι το σημαντικό πλεονέκτημά τους σε σύγκριση με τις ακτίνες Χ και τις ακτίνες γ, καθώς και με δέσμες φορτισμένων σωματιδίων. Λόγω της παρουσίας μάζας, τα νετρόνια στην ίδια ορμή (άρα στο ίδιο μήκος κύματος) έχουν σημαντικά χαμηλότερη ενέργεια από τις ακτίνες Χ και τις ακτίνες γ, και αυτή η ενέργεια αποδεικνύεται συγκρίσιμη με την ενέργεια των θερμικών δονήσεων των ατόμων και μόρια στην ύλη, γεγονός που καθιστά δυνατή τη μελέτη όχι μόνο της μέσης στατικής ατομικής δομής μιας ουσίας, αλλά και των δυναμικών διεργασιών που συμβαίνουν σε αυτήν. Η παρουσία μιας μαγνητικής ροπής στα νετρόνια τους επιτρέπει να χρησιμοποιηθούν για τη μελέτη της μαγνητικής δομής και των μαγνητικών διεγέρσεων της ύλης, κάτι που είναι πολύ σημαντικό για την κατανόηση των ιδιοτήτων και της φύσης του μαγνητισμού των υλικών.

Η σκέδαση των νετρονίων από τα άτομα οφείλεται κυρίως σε πυρηνικές δυνάμεις, επομένως, οι διατομές της συνεκτικής σκέδασής τους δεν σχετίζονται σε καμία περίπτωση με τον ατομικό αριθμό (σε αντίθεση με τις ακτίνες Χ και τις ακτίνες γ). Ως εκ τούτου, η ακτινοβολία υλικών με νετρόνια καθιστά δυνατή τη διάκριση των θέσεων των ατόμων φωτός (υδρογόνο, οξυγόνο κ.λπ.) στοιχείων, η αναγνώριση των οποίων είναι σχεδόν αδύνατη χρησιμοποιώντας ακτίνες Χ και ακτίνες γ. Για το λόγο αυτό, τα νετρόνια χρησιμοποιούνται με επιτυχία στη μελέτη βιολογικών αντικειμένων, στην επιστήμη των υλικών, στην ιατρική και σε άλλους τομείς. Επιπλέον, η διαφορά στις διατομές σκέδασης νετρονίων για διαφορετικά ισότοπα καθιστά δυνατή όχι μόνο τη διάκριση στοιχείων σε ένα υλικό με παρόμοια ατομικούς αριθμούς, αλλά και να μελετήσει την ισοτοπική τους σύσταση. Η παρουσία ισοτόπων με αρνητικό συνεκτικό εύρος σκέδασης παρέχει μια μοναδική ευκαιρία να αντιπαραβάλλουμε τα υπό μελέτη μέσα, τα οποία επίσης πολύ συχνά χρησιμοποιούνται στη βιολογία και την ιατρική.

Συνεκτική διασπορά- σκέδαση ακτινοβολίας με διατήρηση της συχνότητας και με φάση που διαφέρει κατά π από τη φάση της πρωτογενούς ακτινοβολίας. Το σκεδαζόμενο κύμα μπορεί να επηρεάσει το προσπίπτον κύμα ή άλλα συνεκτικά διάσπαρτα κύματα.