Индуцированная радиоактивность , также называемая искусственной радиоактивностью или искусственной радиоактивностью , представляет собой процесс использования радиации для превращения ранее стабильного материала в радиоактивный . [1] Супруги Ирен Жолио-Кюри и Фредерик Жолио-Кюри открыли индуцированную радиоактивность в 1934 году и разделили Нобелевскую премию по химии 1935 года за это открытие. [2]
Ирен Кюри начала свои исследования вместе со своими родителями, Марией Кюри и Пьером Кюри , изучая естественную радиоактивность, обнаруженную в радиоактивных изотопах . Ирен отделилась от Кюри, чтобы изучать превращение стабильных изотопов в радиоактивные путем бомбардировки стабильного материала альфа-частицами (обозначаемыми как α). Жолио-Кюри показали, что когда более легкие элементы, такие как бор и алюминий , бомбардируются α-частицами, более легкие элементы продолжают испускать излучение даже после того, как источник α-частиц удаляется. Они показали, что это излучение состоит из частиц, несущих один единичный положительный заряд с массой, равной массе электрона, теперь известного как позитрон .
Активация нейтронов является основной формой индуцированной радиоактивности. Она происходит, когда атомное ядро захватывает один или несколько свободных нейтронов . Этот новый, более тяжелый изотоп может быть как стабильным, так и нестабильным (радиоактивным) в зависимости от вовлеченного химического элемента . Поскольку нейтроны распадаются в течение нескольких минут вне атомного ядра, свободные нейтроны могут быть получены только в результате ядерного распада , ядерной реакции и высокоэнергетического взаимодействия, такого как космическое излучение или выбросы ускорителя частиц . Нейтроны, замедленные замедлителем нейтронов ( тепловые нейтроны ), с большей вероятностью будут захвачены ядрами, чем быстрые нейтроны.
Менее распространенная форма индуцированной радиоактивности возникает в результате удаления нейтрона путем фоторасщепления . В этой реакции фотон высокой энергии ( гамма-луч ) ударяет в ядро с энергией, превышающей энергию связи ядра, что высвобождает нейтрон. Эта реакция имеет минимальный предел в 2 МэВ (для дейтерия ) и около 10 МэВ для большинства тяжелых ядер. [3] Многие радионуклиды не производят гамма-лучи с энергией, достаточно высокой, чтобы вызвать эту реакцию. Изотопы, используемые при облучении пищевых продуктов ( кобальт-60 , цезий-137 ), оба имеют энергетические пики ниже этого предела и, таким образом, не могут вызвать радиоактивность в пище. [4]
Условия внутри некоторых типов ядерных реакторов с высоким потоком нейтронов могут вызывать радиоактивность. Компоненты в этих реакторах могут стать высокорадиоактивными из-за радиации, которой они подвергаются. Индуцированная радиоактивность увеличивает количество ядерных отходов , которые в конечном итоге должны быть утилизированы, но это не называется радиоактивным загрязнением, если оно не является неконтролируемым.
Дальнейшие исследования, первоначально проведенные Ирен и Фредериком Жолио-Кюри, привели к появлению современных методов лечения различных видов рака. [5]
После Первой мировой войны , при поддержке Константина Киришеску , Штефания Мэрэчиняну получила стипендию, которая позволила ей поехать в Париж для продолжения обучения. В 1919 году она прошла курс по радиоактивности в Сорбонне вместе с Марией Кюри . [6] После этого она продолжила исследования вместе с Кюри в Институте радия до 1926 года. Она получила докторскую степень. В институте Мэрэчиняну исследовала период полураспада полония и разработала методы измерения альфа-распада . Эта работа привела ее к убеждению, что радиоактивные изотопы могут образовываться из атомов в результате воздействия альфа-лучей полония, наблюдение, которое привело к Нобелевской премии Жолио-Кюри 1935 года. [7]
В 1935 году Фредерик и Ирен Жолио-Кюри (nr – дочь ученых Пьера Кюри и Марии Кюри) получили Нобелевскую премию за открытие искусственной радиоактивности, хотя все данные показывают, что Мэрэсиняну был первым, кто это сделал. Фактически, Штефания Мэрэсиняну выразила свое разочарование тем фактом, что Ирен Жолио-Кюри использовала большую часть ее рабочих наблюдений относительно искусственной радиоактивности, не упоминая об этом. Мэрэсиняну публично заявила, что она открыла искусственную радиоактивность во время своих исследований в Париже, о чем свидетельствует ее докторская диссертация, представленная более 10 лет назад. «Мэрэчиняну написала Лизе Мейтнер в 1936 году, выразив свое разочарование тем, что Ирен Жолио-Кюри без ее ведома использовала в своей работе большую часть ее работ, особенно связанных с искусственной радиоактивностью», — упоминается в книге « Преданность своей науке: женщины-пионеры радиоактивности» .