رادیواکتیویته چیست؟

واپاشی رادیواکتیو که به آن واپاشی هسته‌ای یا رادیواکتیویته و یا تشعشع هسته‌ای نیز گفته می‌شود، فرآیندی است که در آن یک هسته‌ی اتمی ناپایدار با گسیل کردن ذره‌هایی از قبیل ذره‌ی آلفا، ذره‌ی بتا، و گاما و غیره، انرژی از دست می‌دهد. ماده‌ای که حاوی این‌گونه هسته‌های ناپایدار است، یک ماده رادیواکتیو نامیده می‌شود.

در تحقیقات اولیه مشاهده شد که یک میدان الکتریکی و مغناطیسی می‌تواند تشعشعات رادیواکتیو را به سه نوع پرتو تقسیم‌بندی کند؛ این پرتوها به‌ترتیب بر اساس میزان نفوذ به ماده، به نام آلفا، بتا، و گاما نام‌گذاری شدند.

واپاشی آلفا یکی از انواع واپاشی رادیواکتیو است که در آن هسته‌ی اتم یک ذره‌ی آلفا ساطع می‌کند، و به این ترتیب به اتمی واپاشیده می‌شود که عدد جرمی آن چهار تا پایین‌تر و عدد اتمی آن دو تا از آن کمتر است.

باید دانست که واپاشی رادیواکتیو—در سطح کوانتومی یک اتم واحد—یک فرآیند اتفاقی (stochastic) یعنی تصادفی است، بدین معنا که بر اساس نظریه‌ی کوانتوم، به هیچ عنوان نمی‌توان پیش‌بینی کرد که یک اتم خاص واپاشیده خواهد شد یا نه. صرف نظر از اینکه آن اتم چه مدت وجود داشته است. ولی در مورد مجموعه‌ای از اتم‌ها، نرخ مورد انتظار واپاشی این مجموعه بر اساس نیمه‌عمر اندازه گیری شده‌ی آن مشخص می‌شود. بر این اساس است که در باستان‌شناسی از مواد رادیواکتیو برای تاریخ‌گذاری استفاده می‌کنند. نیمه‌عمر اتم‌های رادیواکتیو حد بالای شناخته شده‌ای ندارد، به‌طوری‌که در مورد برخی از مواد حتی از عمر گیتی نیز بیشتر است!

واپاشی رادیواکتیو یک نوع واپاشی نمایی (exponential) است. البته این قانون، رفتار مجموعه زیادی از اتم‌ها را توصیف می‌کند، نه رفتار یک اتم واحد را. در رابطه با واپاشی هسته‌ای معمولا از اصطلاح نیمه‌عمر استفاده می‌شود. نیمه‌عمر زمانی است که طول می‌کشد که نیمی از اتم‌های ماده واپاشیده شود.

نوترون‌ها و پروتون‌ها که هسته را تشکیل می‌دهند، تحت تأثیر نیروهای مختلفی هستند، مانند نیروی هسته‌ای قوی که آنها را در کنار هم نگه‌می‌دارد. در مورد واپاشی بتا، نیروی هسته‌ای ضعیف نیز در آن دخالت دارد.