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鈾衰變是什么原理?鈾一直在衰變,為何在46億年后地球上還有鈾?

 我是天選小丑 2019-08-07

在原子核的內(nèi)部并不是平靜如水,與之相反,在這里充滿了各種力的較量。由于同性相斥,電磁力一直在努力地將原子核內(nèi)帶正電的質(zhì)子分開,而強相互作用力起的作用,則是將原子核內(nèi)的質(zhì)子和中子合并在一起,與此同時,弱相互作用力又一直在尋找機會將中子和質(zhì)子互相轉(zhuǎn)換。

需要說明的是,萬有引力在原子內(nèi)部的作用可以忽略不計,因為它與其他三種力相比,實在是太弱了。

我們可以看出,當(dāng)一個原子核內(nèi)的核子(核子是組成原子核的粒子的總稱)多了,它就會變得不夠穩(wěn)定。這時原子核就有可能向更穩(wěn)定的狀態(tài)轉(zhuǎn)變,比如說減少原子核內(nèi)的核子數(shù)量,來達(dá)到穩(wěn)定原子核的效果,這個過程就就是所謂的“衰變”。

鈾作為在地球上能夠天然存在的最重的元素,其原子核內(nèi)的核子數(shù)量相應(yīng)也很大,所以鈾是會發(fā)生衰變的,其衰變方式主要是從原子核內(nèi)一次性發(fā)射出兩個質(zhì)子和兩個中子,這被稱之為“α衰變”。

當(dāng)鈾原子發(fā)生“α衰變”后,其質(zhì)量數(shù)會減4,原子序數(shù)會減2,這時它就不是鈾原子了。

以上就是鈾衰變的原理。

現(xiàn)在問題來了,從地球誕生開始,地球上的鈾就一直在衰變,那么為何在46億年后地球上還有鈾?

其實鈾原子發(fā)生衰變是有一定的概率性的,對于單個鈾原子來講,衰變有可能在下一秒就發(fā)生,也有可能幾百億年后才發(fā)生。因此,我們必須觀測一大堆鈾原子的衰變情況,才能夠準(zhǔn)確地總結(jié)出鈾元素的衰變規(guī)律。

在一大堆鈾原子當(dāng)中,半數(shù)的原子核發(fā)生衰變時所花的時間,我們稱之為鈾的“半衰期”,關(guān)于鈾同位素的半衰期,大家可以參考下圖。

從上圖我們可以看到,天然存在的鈾同位素只有三種,豐度最高的是U-238,其半衰期高達(dá)40多億年。也就是說,經(jīng)過了46億年的漫長時間,地球上的U-238的儲藏量也只是減了個半。

其他同位素如U-235、U-234由因為半衰期相對較短,所以在過去的時間里被減半了很多次,現(xiàn)在的豐度就變得很低了。

以上就是現(xiàn)在地球上還有鈾的原因。

順便講一下,雖然“α衰變”產(chǎn)生的粒子射程短、能量低、穿透力非常弱,再加上鈾的半衰期很長,似乎天然鈾礦的放射性幾乎可以忽略不計,但是我們還是不能掉以輕心。

特別是不能讓這類“α衰變”放射源進(jìn)入我們的體內(nèi),比如說通過傷口或者嘴巴和鼻子進(jìn)入身體,這會造成“α射線”的內(nèi)照射,嚴(yán)重威脅我們身體的健康!

好了,今天我們就先講到這里,歡迎大家關(guān)注我們,我們下次再見`

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