RADYOAKTİFLİK,Atomlar Nasıl Değişebilir,Radyoaktifliğin Saptanması

RADYOAKTİFLİK. Radyoaktif maddeler, çevrelerine çok büyük bir hızla küçük parça cıklar ya da ışınlar salan maddelerdir. Bu maddelerden bazıları doğada bulunur, bazıla­rı da yapay olarak elde edilir. Bu tür madde­lerin bu parçacık ya da ışın salma özelliğine radyoaktiflik ya da radyoaktivite denir.

Radyoaktifliği 1896'da, Fransız bilim adamı Henri Becquerel keşfetti. Becquerel, laboratuvarındaki bazı fotoğraf levhalarını uranyum içeren bir maddenin yanına koymuştu. (Fo­toğraf levhaları fotoğraf filmlerine benzer; onlardan tek farkı, ışığa duyarlı kimyasal maddenin esnek bir filmin üzerine değil de bir cam levha üzerine kaplanmış olmasıdır.) Becquerel bir süre sonra levhaları banyo ettiğin­de, levhaların sanki ışığa tutulmuş gibi kapka­ra çıktığını gördü. BecquereFe göre, böyle bir şeyin olabilmesi için levhaların ışıkla aynı et­kiyi gösteren bir ışınımın etkisinde kalmış ol­ması, üstelik uranyumdan geldiğini sandığı bu ışınların, levhaların sarılı olduğu koruyucu kı­lıfın içinden geçmiş olması gerekirdi. Becquerel'in başlattığı bu çalışmaları Pierre ve Marie Curie sürdürdüler. Curie'ler, radyum denen son derece et­kin (aktif) element başta olmak üzere birçok radyoaktif element keşfettiler.

Doğada bulunan radyoaktif elementlerden pek çoğunun çekirdekleri ağır türdendir. Bü­tün elementlerde atom kütlesinin hemen he­men tümü çekirdekte yoğunlaşmış durumda­dır. Bu radyoaktif elementlerin atom çekirdekleri çok ağır olduklarından "ka­rarsızadır. Yani, bu çekirdekler oldukları gibi kalmazlar, parçacık ya da ışın salarak ayrışır­lar, parçalanırlar. Bunun sonucu olarak başka atomlara, en sonunda çoğu kurşuna, bir bölü­mü de bizmuta dönüşürler. Bu sürece radyo­aktif bozunum denir.

Atomlar Nasıl Değişebilir

Radyoaktif atomların hepsi birlikte değişmez. Her atom önceden kestirilemeyen, beklenme­dik bir anda değişime uğrar. Ama çok sayıda atomun varlığı söz konusuysa, bir saniye için­de ayrışan ya da bozunan ortalama atom sayı­sı bulunabilir. Saniye başına düşen ortalama bozunma sayısına radyoaktif maddenin etkin­liği ya da aktifliği denir. Etkinlik ya da radyo­aktiflik birimi, Marie Curie'nin anısına "cu­rie" adıyla anılır. (1 milicurie, 1 curienin bin­de birine eşittir.)

Bir radyoaktif maddenin etkinliği zamanla azalır, çünkü, atomları sürekli olarak ayrıştığı ve parçalandığı için atom sayısı giderek azalır. Bir radyoaktif madde örneğindeki atomların belirli bir bölümünün ayrışması için geçen sü­re her zaman aynıdır. Bu süre radyoaktif maddenin miktarına değil seçilen kesre bağlı­dır. Toplam atom sayısının yarısı kadar ato­mun bozunması için geçen süreye radyoaktif maddenin yarı ömrü denir. Radyumun 1.622 yıllık bir yarı ömrü vardır. Bu demektir ki, etkinliği 20 milicurie olan bir miktar radyum 1.622 yıl sonra yalnızca 10 milicurielik bir et­kinliğe sahip olacak, bir 1.622 yıl daha geçtik­ten sonra bu 5 milicurieye düşecek ve bu böy­lece sürüp gidecektir.

Atom çekirdeği, proton ve nötron denen iki tür parçacıktan oluşur. Protonlar artı elek­trik yüklü parçacıklardır; ama nötronların herhangi bir elektrik yükü yoktur. Çekirdek­teki proton sayısı, çekirdeğin çevresinde dola­nan ve atomun geriye kalan bölümünü oluştu­ran elektronların sayısına eşittir. Atomun kimyasal davranış özellikleri, elektronlarının sayısına ve dolayısıyla da protonlarının sayısı­na bağlıdır; nötron sayısının bunda etkisi pek azdır. Proton sayısı aynı olan atomlar, aynı elementin atomlarıdır.

Örneğin, element ya da atom numarası 92 olan uranyumun, çekirdeğinde 92 proton ve çekirdek çevresinde dolanan 92 elektronu vardır. Çekirdeklerindeki nötron sayısı farklı, değişik uranyum türlerinin var olduğu bilin­mektedir. En yaygın tür olan uranyum -238'in çekirdeğinde 146 nötron vardır; buna proton­ların sayısı, yani 92 eklendiğinde, bu uranyum türünün kütle numarası olan 238 bulunur. Öte yandan uranyum-235'te, 92 protonun yanı sı­ra 143 nötron vardır.

Proton sayıları aynı, ama nötron sayıları farklı olan atomlara izotop denir. Elementle­rin çoğunun hem kararlı, hem de radyoaktif izotopları vardır; ama daha hafif elementlerin çoğunun doğada yalnızca kararlı yapıdaki izo­topları bulunur. Bu tür elementlerin radyoak­tif izotopları bir nükleer reaktörde yapay ola­rak elde edilebilir. Bu­nun için element, içinde serbestçe dolanan nötronlar bulunan bir reaktöre yerleştirilir; elementin atom çekirdekleri bu nötronlardan bazılarını soğurur, yani içine alır ve bunun so­nucunda kararsız hale gelir. İzotopların bazı­ları da, parçacık hızlandırıcısı ya da siklotron denen aygıtlarda elde edilir; bu aygıtlarda atom çekirdekleri, çok hızlı hareket eden par­çacıklarla bombardıman edilir, yani dövülür.

Radyoaktif maddeler bir ya da birkaç tür parçacık ya da ışınım (yani radyasyon) yayar­lar. Bunlardan alfa parçacıkları, helyum ato­munun çekirdeği ile aynı yapıdadır, yani iki nötron ile iki protondan oluşur. (Helyum ato­munun bütününde, çekirdeğin çevresinde do­lanan iki de elektron vardır.) Alfa parçacıkla­rı genellikle son derece hızlı (saniyede yakla­şık 20 milyon metre) parçacık akımları (alfa ışınları) halinde fırlatılırlar; ama parçacıkların hızı kısa sürede yavaşlar, öyle ki, bu parçacık­lar havada ancak birkaç santimetre kadar yol alır. Alfa ışınları insan derisinden içeri işle­mez. Beta ışınları ise elektron akımlarıdır; bunlar, çekirdek çevresinde dolanan eksi yük­lü parçacıklarla aynı yapıdadır. Gamma ışınları çok kısa dalga boylu elektromagnetik dalgalardır. Gamma ışınları X ışınlarına benzer, ama enerjileri genellikle daha yüksektir; bu özellikleri nedeniyle daha büyük uzaklıklara ulaşabilir ve cisimlerin içi­ne işleyebilirler. Gamma ışınları ince bir kurşun perdeden bile geçebilir. Bu ışınların kütlesi ya da elektrik yükü yoktur.

Radyoaktifliğin Saptanması

Radyoaktif maddelerin yaydığı ışınlar iyon­laştırıcı ışınlardır, yani bu ışınlar gaz molekül­lerini parçalayarak onları elektrik yüklü par­çacıklar haline dönüştürebilirler. Radyoaktifliğin varlığını ve şiddetini sapta­makta kullanılan Geiger sayacında bu özellik­ten yararlanılır.