دید کلی

می‌توان هسته اتم را به عنوان جرم نقطه‌ای و بار آن را به صورت بار نقطه‌ای در نظر گرفت. هسته شامل ، تمامی بارمثبت و تقریباً تمامی جرم اتم است، در نتیجه مرکزی تشکیل می‌‌دهد که حرکت الکترونی حول آن رخ می‌‌دهد. هر چند هسته عمدتاً از طریق نیروی جاذبه کلنی خود با الکترونها ساختار اتمی را تحت تأثیر قرار می‌‌دهد اما بعضی آثار نسبتاً دقیق را در طیف‌های اتمی می‌‌توان به آن نسبت داد.

اجزای اصلی هسته

ذراتی که تمامی هسته‌ها از آنها ترکیب یافته‌اند پروتونها و نوترونها هستند. در حالت کلی به این ذرات نوکلئون می‌‌گویند. خواص نوکلئونها

بار

پروتون هسته اتم H (ایزوتوپ سبک اتم هیدروژن) است. پروتون دارای یک بارمثبت است که از نظر بزرگی با بار الکترون برابر است. نوترون دارای بار e 10^-13 (10^-18 برابر بار الکترون است) ولی چون خیلی کوچک است آن را خنثی می‌‌گیریم و لذا در برهمکنشی با الکترون نیروی ضعیفی از خود نشان می‌‌دهد.

جرم

پروتون و نوترون دارای جرم تقریباً یکسان هستند، جرم نوترون از جرم پروتون اندکی (کوچکتراز 0.1 درصد) بیشتراست. این ذرات هر دو دارای انرژی سکون حدود یک گیگا الکترون ولت هستند.

اسپین

یک ویژگی مهم پروتون و نوترون اندازه حرکت زاویه‌ای ذاتی ، یا به اصطلاح اسپین هسته‌ای آنها است. اعداد کوانتومی اسپین هسته‌ای پروتون و نوترون هردو برابر ½ هستند.

گشتاور مغناطیسی هسته‌ای

گشتاور مغناطیسی پروتون در همان راستای اسپین هسته‌ای آن است، بزرگی گشتاور هسته‌ای ، مؤلفه گشتاور مغناطیسی پروتون را در امتداد راستای کوانتش فضایی برحسب مگنتون هسته‌ای به دست می‌‌دهد. گشتاور مغناطیسی نوترون درخلاف راستای اندازه حرکت زاویه‌ای آن است. گشتاور مغناطیسی غیر صفر نوترون حاکی از آن است که ، با وجود صفر بودن بار کل ، یک توزیع غیر یکنواخت بار در داخل آن وجود دارد.

نیروهای هسته‌ای

از آنجا که پروتونها در داخل هسته در فاصله کمی از همدیگر قرار دارند، نیروی رانشی کولنی بین آنها خیلی بزرگ است. برای آنکه هسته در حالت تعادل قرار گیرد، این نیرو را باید یک نیروی ربایشی دیگر (نیروی هسته‌ای) خنثی کند. این نیرو در قوی‌ترین حالت خود ، از نیروی کولنی خیلی قوی‌تر است. ولی ، نیروی هسته‌ای فقط در گستره محدودی قوی است. از جنبه‌های مهم نیروی هسته‌ای ، استقلال آن از بار است. نیروی مؤثر بین دو نوکلئون ، از اینکه دو پروتون ، دو نوترون و یا یک پروتون و یک نوترون باشند، متشکل است. نیروی بین دو نوکلئون با اسپین موازی نسبت به نیروی بین دو نوکلئون با اسپین پادموازی قویتر است.

پتانسیل یوکاوا

بر خلاف نیروی کولنی ، که بستگی به فاصله آن به صورت ساده r²/1 است، نیروی هسته‌ای بطور خیلی پیچیده‌ای به فاصله وابسته است. پتانسیل حاصل از این نیرو را پتانسیل یوکاوا گویند. پتانسیل تابع نمایی از فاصله هسته‌ای است. به علت این رفتار نمایی ، پتانسیل و نیرو سریعا با افزایش فاصله به صفر میل می‌‌کند.

شعاع هسته‌ای

شعاع هسته‌ای بطور تقریبی از نتایج آزمایشهای پراکندگی ذره آلفا محاسبه می‌‌شود. اگر چه توزیع این ذرات پراکنده تنها با برهمکنش کولنی برای فواصل بزرگتر از ^14-10 متر توجیه می‌‌شود، اما وقتی ذرات آلفا تقریباً در این فاصله از مرکز هسته قرار می‌‌گیرند از قانون کولن تبعیت نمی‌‌کنند. در این حالت ، شعاع هسته‌ای را می‌‌توان به صورت آن فاصله‌ای از مرکز هسته تعریف کرد که در آن نیروی هسته‌ای از اهمیت برخوردار است. نتایج به دست آمده از پراکندگی نوترونی برای شعاع هسته بیانگر تابعیت شعاع هسته‌ای از عدد جرمی‌‌ هسته‌ای (A) است. که شعاع هسته با ریشه سوم عدد جرمی متناسب است.

مقدمه

تمام نگاری یک تکنیک انقلابی است که عکسبرداری سه بعدی (یعنی کامل) از یک جسم و یا یک صحنه را ممکن می‌کند. این تکنیک در سال 1948 توسط گابور ابداع شد (در آن زمان به منظور بهتر کردن توان تفکیک میکروسکوپ الکترونی پیشنهاد شد) و بصورت یک پیشنهاد عملی در آمد، اما قابلیت واقعی این تکنیک پس از اختراع لیزر نشان داده شد.
ایجاد هولوگرام

برای ایجاد هولوگرام به یک چشمه نور همدوس که در آن ، امواج همفاز هستند (نور لیزر) نیاز داریم. اساس تمام نگاری به این صورت است که باریکه لیزر بوسیله آینه که قسمتی از نور را عبور می‌دهد، به دو باریکه (بازتابیده و عبوری) تقسیم می‌شوند. باریکه بازتابیده مستقیما به صفحه حساس به نور برخورد می‌کند، در حالی که باریکه عبوری جسمی را که باید تمام نگاری شود روشن می‌کند. به این ترتیب قسمتی از نوری که از جسم پراکنده شده هم روی صفحه حساس (فیلم) می‌افتد. به علت همدوس بودن باریکه‌ها یک نقش تداخلی از ترکیب دو باریکه روی صفحه تشکیل می‌شود.

حالا اگر این فیلم ظاهر شود و تحت بزرگنمایی کافی بررسی شود، می‌توان این فریزهای تداخلی را مشاهده کرد. فاصله بین دو فریز تاریک متوالی معمولا حدود 1 میکرومتر است. این نقش تداخلی پیچیده است و هنگامی که صفحه را بوسیله چشم بررسی می‌کنیم به نظر نمی‌رسد که حامل تصویر مشابه با جسم اولیه باشد، اما این فریزهای تداخلی در واقع حامل ضبط کاملی از جسم اولیه است (هولوگرام انعکاسی یکی از انواع فراوان هولوگرامهاست).

مشاهده هولوگرام

برای مشاهده هولوگرام باید نور را تحت همان زاویه دسته پرتو اصلی که به هنگام عکسبرداری بر فیلم تابانده‌ایم، بر فیلم بتابانیم. در این صورت نمونه‌های تداخلی مضبوط بر فیلم نور را پراش داده چنان منعکس می‌کنند که جهت و شدت امواج تابشی اصلی ، که به هنگام عکسبرداری ایجاد شده است، مجددا بوجود آید. حال فرض کنید که صفحه ظاهر شده را دوباره به محلی که در معرض نور قرار داشت باز گردانیم و جسم تحت مطالعه را برداریم..

باریکه بازتابیده اکنون با فریزهای روی صفحه برهمکنش می‌کنند و دوباره در پشت صفحه یک باریکه پراشیده ایجاد می‌کند. بنابراین ناظری که به صفحه نگاه می‌کند جسم را در پشت صفحه می‌بیند، طوری که انگار هنوز هم جسم در آنجاست. هر یک از دو چشم ، هر نقطه مفروض را بواسطه یک نمونه تداخلی جداگانه مشاهده می‌کند. بدین ترتیب برای هر نقطه از تصویر ، ناظر یک تصویر مجازی سه بعدی را پشت صحفه هولوگرافی شناور است، می‌بیند. با تغییر شدت نور که در نتیجه تغییر زاویه مشاهده ، ایجاد می‌شود، چنین می‌نماید که شی در پشت هولوگرام واقعا وجود دارد.

خصوصیات تمام نگاری

یکی از جالبترین خصوصیات تمام نگاری این است که جسم بازسازی شده رفتار سه بعدی نشان می‌دهد، بنابراین با حرکت دادن چشم از محل تماشا می‌توان طرف دیگر جسم را مشاهده کرد. توجه کنید که برای ضبط تمام نگار باید سه شرط اصلی را برآورد:.

1. درجه همدوسی نور لیزر باید به اندازه کافی باشد تا فریزهای تداخلی در روی صفحه تشکیل شود.
   
   
2. وضعیت نسبی جسم ، صفحه و باریکه لیزر نباید در هنگام تاباندن نور به صفحه که حدود چند ثانیه طول می‌کشد تغییر کند. در واقع تغییر محل نسبی باید کمتر از نصف طول موج لیزر باشد تا از در هم شدن نقش تداخلی جلوگیری کند.
   
   
3. قدرت تفکیک صفحه عکاسی باید به اندازه کافی زیاد باشد تا بتواند فریزهای تداخلی را ضبط کند.

کاربرد

تمام نگاری به عنوان یک تکنیک ضبط و بازسازی تصویر سه بعدی بیشترین موفقیت را تا کنون در کاربردهای هنری داشته است تا در کاربردهای علمی. اما بر اساس تمام نگاری از یک تکنیک تداخل سنجی تمام نگاشتی در کاربردهای علمی به عنوان وسیله‌ای برای ضبط و اندازه گیری واکنشها و ارتعاشات اجسام سه بعدی استفاده شده است. عکس دو بعدی ، نور را در همه جهات، با شدتی یکسان منعکس می‌سازد.

• ویژه هسته: یک هسته خاص با اعداد پروتونی (Z) و نوترونی (N) معین را گویند.
  
• ایزوتوپها: ویژه هسته‌هایی با پروتونهای یکسان و نوترونهای مختلف را گویند. مثال: ایزوتوپ هیدروژن ؛ ²₁H و ³₁H می‌باشند.
  
• ایزوتونها: ویژه هسته‌هایی با نوترون برابر و پروتون مختلف را گویند.
  
• ایزوبارها: ویژه هسته‌هایی با عدد جرمی A برابر (A = Z + N) را می‌گویند.
  
• ایزومر: ویژه هسته‌هایی در حالت بر انگیخته با نیم عمر قابل اندازه گیری را ایزومر می‌نامند.

نوکلئون: ذرات تشکیل دهنده هسته (نوترون یا پروتون) نوکلئون نام دارند.

• مزونها: ذراتی هستند با جرمی بین جرم الکترون و جرم پروتون. شناخته شده‌ترین مزونها عبارتند از: مزونهای پی که نقش مهمی در نیروهای هسته‌ای باز می‌کند و مزونهای مو که در پدیده‌های پرتو کیهانی مهم است.
  
• پوزیترون: الکترون با بار مثبت به عبارتی ذره‌ای با جرمی برابر جرم الکترون و باری برابر بار الکترون با علامت مثبت.
  
• فوتون: کوانتوم تابش الکترومغناطیسی که معمولاً بصورت نور اشعه ایکس یا اشعه گاما ظاهر می‌شود به عبارت دیگر کوچکترین ذرات سازنده نور فوتونها هستند.
  
• اسپین: صرفنظر از انرژی مربوط به چرخش الکترون به دور هسته اتمی الکترون نیز انرژی اضافی دیگری دارد که مربوط به چرخش حول محور خود می‌باشد. علاوه بر الکترون ذراتی دیگر مثل پروتون ، نوترون و فونونها نیز به نوبه خود دارای اسپین می‌باشد.
  
  
• آب سنگین: اصطلاحی که معمولا برای مولکول آب دارای دو اتم هیدروژن سنگین بکار می‌رود در این مولکول دو اتم دوتریوم بجای دو اتم هیدروژن جایگزین می‌شود (D₂o). آب سنگین دارای خواص غیر عادی بوده و در راکتورهای هسته‌ای نقش ایفا می‌کنند.
  
  
• بتاترون: یک شتاب دهنده چرخه‌ای است، این دستگاه شامل یک محفظه حلقوی بدون هوا است، که بین قطبهای یک الکترومغناطیس جای دارد. یک چشمه الکترونی نیز داخل آن محفظه قرار گرفته است.

• سوخت هسته‌ای پلوتونیوم: یک عنصر شیمیائی یا عدد اتمی 92 و جرم اتمی 239 و یک فلز سمی است، به سادگی در هوا آتش می‌گیرد. کاربرد عمده پلوتونیوم در راکتورهای هسته‌ای ، بمبهای هسته‌ای ، چشمه ذره آلفا و اشعه گاما در پزشکی است.
  
  
• کوانتا (Cuonta): در سال 1901 فیزیکدان معاصر آلمانی ماکس پلانک پیشنهاد نمود که در انتقالات فیزیکی و تأثیرات متقابل اتمهای ماده ، انرژی بصورت مقادیر مجزا یا "بسته‌های" کوچک نشر یافته و یا جذب می‌شوند. در نتیجه مطابق این تئوری ، انرژی دارای مقادیر پیوسته‌ای نمی‌باشد. این قسمتهای کوچک نام کوانتوم بخود گرفت.
  
• لباسهای بادی (Pneumatic suit ): لباسهای مخصوص که برای کار در هوای آلوده به مواد رادیو اکتیو (بخارهای گازها ، ذرات بسیار ریز) بکار می‌رود.
  
• مهندسی هسته‌ای: شاخه‌ای از مهندسی مواد که انرژی هسته‌ای و نیز موارد استفاده از آن را برای احتیاجات کلی و دفاعی مطالعه و بررسی می‌کند.
  
• نوترنیو (Neutrino):ذراتی هستند خنثی که تشخیص و حتی به تله انداختن آنها خیلی مشکل است. ضمن واپاشی بتای هسته‌های اتمی همراه الکترون یا پوزیترون گسیل می‌شود.
  
• نیم عمر (Half Life): یکی از مهمترین کمیتهای مشخصه مواد رادیو اکتیو نیم عمر آنها می‌باشد و طبق تعریف مدت زمانی است که فعالیت چشمه به نصف مقدار اولیه می‌رسد.

راکتورهای هسته‌ای: وسیله‌ای که درآن واکنش شکافت زنجیری کنترل شده انجام می‌شود، راکتور هسته‌ای نام دارد. اورانیوم و پلوتونیوم به عنوان سوخت هسته‌ای بکار می‌رود.

• پرتوهای کیهانی:تابشهای کیهانی عبارتست از ذرات مثبت تند (پروتونها) و شماری ذرات آلفا و هسته‌های دیگر ذرات اولیه. پرتوهای کیهانی دارای انرژی عظیم از مرتبه میلیارد الکترون ولت است، گاهی این انرژی به مقادیر حیرت آور از مرتبه ²¹10 ev می‌رسد. این پرتوها قادرند تا عمق اقیانوسها و زمین هم نفوذ کنند.
  
• جرم سکون (Rest Mass): جرم یک ذره ای که سرعت آن صفر بوده و یا صفر می‌شود را جرم سکون گویند.
  
• جرم بحرانی سوخت هسته‌ای (Critical Mass): جرم بحرانی برای انجام یک واکنش زنجیری شکست عبارتست از کمترین مقدار سوخت هسته‌ای بطوری که هر دوره نوترون باعث تولید یک دوره بعدی یا همان تعداد نوترون گردد، یعنی کاهش نوترون در سوخت هسته‌ای بطور کامل جبران شود.
  
• تعریف جرم بحرانی: کمترین مقدار لازم جرم فیزیکی ماده سوختنی جهت سوختن را جرم بحرانی گویند.

کشف پرتو زایی عناصر پرتو زا (رادیو اکتیو)

دید کلی:

توریم و اورانیوم و بعضی از عناصر دیگر بدون هیچ اثر خارجی (یعنی به سبب عوامل داخلی) پیوسته تابش مرئی گسیل می دارند. این تابش مانند اشعه ایکس به درون حائل های کدر نفوذ می کند. و روی فیلمهای عکاسی اثر می گذارد. و اثر یونشی به وجود می آورد.

ویژگی گسیل خود به خودی چنین تابش به پرتوزایی معروف است به عناصر دارای این ویژگی عناصر رادیو اکتیو می گویند و تابشی که این عناصر گسیل می دارند تابش پرتوزایی «تشعشع هسته ای) نامیده می شود. خاصیت پرتوزایی اورانیم را در سال 1896 آنتوان هانری بکرل فیزیکدان فرانسوی کشف کرد. پرتوزایی اندکی پس از کشف اشعه ایکس کشف شد.

عناصر رادیو اکتیو محصول آزمایشات اولیه:

گسیل پرتوهای ایکس اولین بار در بمباران دیواره های شیشه ای لامپ تخلیه گازی با پرتوی کاتدی کشف شد. موثرترین نتیجه این بمباران تابانی شدید شیشه به رنگ سبز یعنی لیانی است. از اینجا معلوم می شود پرتوهای ایکس حاصل لیانی است و با هر لیانی همراهند، از جمله موردی که با نور برانگیخته شود.

بکرل این فرض را از راه آزمایش تحقیق کرد او مواد لیان را در معرض نور قرار داد و آن گاه این مواد را کنار فیلم عکاسی که در لفاف سیاه پیچیده شده بود، قرارداد. پس از ظاهر کردن فیلم عکاسی گسیل تابش نفوذی را از روی سیاه شدن فیلم آشکار ساخت.
از میان تمام مواد لیان که توسط بکرل مورد آزمایش قرارگرفت فقط نمکهای اورانیوم صفحه عکاسی را سیاه کردند.

با وجود این معلوم شد که نمونه ای که قبلا در معرض تابش نور شدید قرارگرفته باشد به همان اندازه نمونه ای که برانگیخته نشده باشد، صفحه عکاسی را سیاه می کند. از این مشاهده چنین استنباط می شود که گسیل تابش توسط نمک اورانیم به لیانی مربوط نیست و به اثرهای خارجی بستگی ندارد. این نتیجه با آزمایش هایی که با ترکیبهای محتوی غیر لیان که همه تابش نفوذ کننده گسیل می دارند انجام شد و مورد تایید قرارگرفت.

بعد از کشف خاصیت پرتوزایی اورانیوم توسط بکرل ، ماری کوری فیزیکدان فرانسوی متولد لهستان که بیشترین تحقیقات خود را همراه با شوهرش پیر کوری انجام داد بیشتر عناصر شناخته شده و خیلی از ترکیبها را مورد بررسی قرارداد. تا ببیند که آیا آنها خاصیت پرتوزایی دارند یا خیر. ماری کوری در آزمایشهایش یونش هوا را به عنوان شاخص خاصیت پرتوزایی مواد پرتو زا به کار می برد. این روش خیلی حساستر از روش مبتنی بر تاثیر روی صفحه عکاسی است. آزمایشهای ماری کوری به نتایج زیرمنتهی شد.

پرتوزایی نه فقط در اورانیوم بلکه در همه ترکیبات شیمیایی آن مشاهده می شود. افزون بر آن خواص پرتوزایی در مورد توریم و همه ترکیبات شیمیایی آن نیز وجوددارد.

• پرتوزایی نمونه ای از هر ترکیب شیمیایی اورانیوم و توریم برابر است با پرتوزایی اورانیم و توریم خالص موجود در آن ترکیب نتیجه اخیر نشان می دهد که خواص مولکول موجود در عنصر پرتوزا روی خاصیت پرتوزایی موثرنیست. بنابر این پرتوزایی خاصیت ذاتی اتمهای عنصرپرتو زا است نه پدیده مولکولی.

• علاوه بر عناصر خالص و ترکیبات آنها ماری کوری تعدادی از سنگهای معدنی را نیز بررسی کرد. و معلوم شد که پرتوزایی کانیها از حضور اورانیم و توریم در آنها ناشی می شود با وجود این خاصیت پرتوزایی بعضی از کانیها به طور غیر قابل انتظار خیلی بالاست. برای مثال پیچ بلند چهار برابر مقدار اورانیم موجود در خود یونش نشان می دهد.

• پرتوزایی بالای پیچ بلند را فقط می شد به عنصر پرتوزای ناشناخته موجود در این مقدار کم نسبت داد که تحلیل شیمیایی نتوانسته بود وجود آن را آشکار سازد. به رغم مقدار کم آن شار تابشی که این عنصرگسیل می کرد، قویتر از اورانیم موجود در یک مقدار بزرگتر بود.
  
  بنابراین پرتوزایی این عنصر باید چند برابر شدیدتر از پرتوزایی اوارنیم باشد. در نتیجه این ملاحظات ، پیر و ماری کوری کوشش کردند این عنصر فرضی را به طور شیمیایی از پیچ بلند جدا کنند. پرتوزایی به ازای واحد جرم محصول نهایی نشانه ای از توفیق در عملیات شیمیایی بود. این مقدار باید با افزایش مقدار عنصر جدید در محصول نهایی افزایش می یافت.
  
  پس از سالها کار سخت آنها سرانجام توفیق یافتند چند دهم از عنصرخالص به دست آورند که خاصیت پرتوزایی آن بیش از میلیون برابر اورانیوم بود. این عنصر به رادیوم یعنی تابان معروف است.

عنصر رادیو اکتیو رادیوم:

رادیم بنا به خواص شیمیایی آن یک فلز قلیایی خاکی است. برای جرم اتمی آن عدد 226 به دست آمد با توجه به خواص شیمیایی و جرم رادیوم در خانه خالی 88 جدول تناوبی قرارداده شد.

• در سنگهای معدنی اورانیم همیشه رادیوم به مقدار خیلی کم وجود دارد (حدود 1 گرم رادیوم در 3 تن اورانیوم). به این سبب استخراج رادیوم فرایند پرزحمتی است.

• رادیوم یکی از فلزات کمیاب و بسیار گرانبهاست. و به عنوان چشمه متمرکز تابش پرتوزا ارزش زیادی دارد.

سایر عناصر رادیواکتیو:

تحقیقات بعدی که توسط کوریها و دیگر دانشمندان انجام گرفت شمار عناصر پرتوزای شناخته شده را به مقدار زیادی افزایش داده است. معلوم شده است که تمام عناصری که عدد اتمی آنها بیش از 83 باشد، پرتوزا هستند. معمولا این عناصر را به مقدار کم از آمیزه های اورانیوم ، رادیوم و توریم به دست آوردند.

ایزوتوپهای پرتوزای تالیم ، سرب و بیسموت نیز از طریق مشابه پیدا شدند. باید توجه داشت که فقط ایزوتوپهای کمیاب این عناصر که با اورانیم ، رادیم و توریم آمیخته باشند، پرتوزا هستند. تالیم ، سرب و بیسموت معمولی پرتوزا نیستند. افزون برعناصر آخر جدول تناوبی ، معلوم شده است که ساماریوم ، سزیم و روبیدیوم نیز پرتوزا هستند. پرتوزایی این عناصر ضعیف و با زحمت آشکارسازی می شود.

کشف مواد رادیواکتیو طبیعی:

در اواخر قرن 19 هانری بکرل دانشمند فیزیکدان فرانسوی مشاهده کرد که ترکیبات اورانیوم از خود اشعه ای صادر می کنند که قادر است مانند اشعه خورشید صفحات عکاسی را متاثر سازند و رد پای خود را بر روی فیلم عکاسی بگذارند اما بر خلاف نور خورشید این اشعه حتی از کاغذ سیاه عبور کرده و بر صفحه اثر می گذارد .

سیر تحولی ورشد :

بعدها تعداد زیادی از دانشمندان کار بکرل را دنبال کردند ماری کوری و شوهرش پیری کوری ثمر بخش ترین آزمایشات را در این زمینه انجام دادند این دو دانشمند از اول نشان دادند که اوانیوم و توریوم قادر به صدور اشعه ای هستند که بکرل برای اولین بار کشف نمود .

دستگاه پیرکوری :

این اشعه در حین عبور از هوا آنرا یونیزه می کند و آنرا هادی الکتریسته می نماید پیرکوری برای کشف این اشعه از خاصیت اخیر استفاده نمود و دستگاه مخصوصی را ساخت دستگاه پیرکوری از دو صفحه فلزی موازی هم تشکیل یافته است که یکی از صفحات به قطب مثبت یک پیل الکتریکی و دیگری به قطب منفی همان پیل وصل شده است اگر جسمی که اشعه را ساتع می کند روی صفحه اول قرارگیرد هوای اطراف آن هادی الکتریسته شده و مدار مسدود می شود و عقربه گالوانومتر بیشتر منحرف می گردد.

هر چه این جسم فعالتر باشد یونیزاسیون هوا بیشتر صورت گرفته و عقربه گالوانومتر بیشتر منحرف می شود ماری کوری ثابت کرد که شدت تشعشع با مقدار اورانیوم موجود در جسم متناسب است بعدها متوجه شدند که فعالیت تشعشعی پیچ بلند که فقط محتوی مقدار ناچیزی اورانیوم است به مراتب بیشتر از اورانیوم خالص است بنابر این پی بردند که در این سنگ باید ماده ای فعالتر از اورانیوم نیز وجود داشته باشد.

پارامترهای مهم دخیل در میزان تشعشع مواد رادیو اکتیو :

ماری و پیر کوری به تحقیق درباره سنگ پیچ بلند پرداختند که فعالتر از اورانیوم خالص بود که پس از دو سال کار مداوم توانستند در سنگ معدنی اورانیوم دو نوع اتم جدیدیعنی رادیوم (Radium) و پلونیوم (Polonium) را کشف کنند عنصر اولی را بعلت تشعشعش رادیوم ، و خود این اشعه را رادیواکتیو نام نهادند عنصر دومی به افتخار میهن اصلی ماری کوری لهستان پلونیوم نامیده شد .

نکته مهم و قابل توجه اینست که درجه حرارت و فشار و عوامل شیمیایی هیچگونه تاثیری روی میزان صدور اشعه رادیو اکتیو توسط اجسام ندارند و این پارامتر ها روشن می سازد که خاصیت رادیو اکتیو فقط مربوط به تغییرات هسته درون اتم می باشد تشعشع صادره از یک قطعه رادیوم در کلیه جهات به خط مستقیم صورت می گیرد سرب جاذب (حاجب) خوبی برای این پرتوهامی باشد از این رو هر گاه در ته یک محفظه سربی که سوراخی در بالای آن تعبیه شده باشد یک قطعه رادیوم گذاشته شود اشعه گذرنده از سوراخ بر روی صفحه حساس عکاسی که در کاغذ سیاه پیچیده شده و مقابل سوراخ قراردارد ، به اندازه لکه کوچکی اثر می گذارد اشعه صادره در سایر جهات توسط سرب متوقف خواهد شد .

تقسیم بندی پرتوهای تشعشعی :

با کمک صفحه عکاسی به سادگی می توان مشاهده کرد که این اشعه پس از عبور از بین دو صفحه فلزی که دارای بار الکتریکی زیادی هستند یا از بین دو قطب یک آهنربا ی قوی به سه شاخه تقسیم می شوند و در روی صفحه عکاسی به جای یک لکه سه لکه دیده خواهد شد یکی دروسط دیگری خیلی نزدیک به آن و سومی در طرف دیگر قرارداد این سه نوع اشعه را آلفا ، بتا و گاما نامیده اند .

• اشعه ای که کمی به طرف صفحه منفی منحرف شده دارای بار مثبت است و به نام ذره آلفا نام گذاری شده است .
• اشعه ای که کاملاً به سمت صفحه مثبت منحرف شده دارای بار منفی است و به نام ذره بتا نام گذاری شده است .
• اشعه وسطی که بدون انحراف عبور کرده است از نظر الکتریکی خنثی است و به نام اشعه گاما نام گذاری شده است .

کشف مواد رادیو اکتیو مصنوعی :

کیمیاگران قرون وسطی برای تبدیل فلزات معمولی به طلا کوشش فراوانی کردند اما تلاش همه آنها بی نتیجه ماند در سال 1919 رادرفورد به این فکر افتاد که از انرژی تشعشعی اجسام رادیو اکتیو ( انرژی هسته ای ) مثلا ذره آلفا برای خورد کردن (شکستن) هسته اتم و تشکیل هسته جدید استفاده کند چون این ذرات سرعت زیادی دارند ومی توانند به عنوان گلوله های توپخانه کوچکی بمنظور خرد کردن هسته اتم و تشکیل هسته جدید به کارروند.

اولین کشف ;تبدیل ازت به اکسیژن:

رادرفورد یک منبع تشعشعی رادیو اکتیو را در یک لوله پر از گاز ازت قرار داده و ملاحظه نمود که ذرات آلفا که بر اتم های ازت برخورد می کنند در هسته آنها وارد شده و آنها را به دو پاره تقسیم می نمایند (یک هسته اتم اکسیژن سنگین 17 و یک هسته اتم هیدروژن یعنی پروتون) بدین ترتیب برای اولین مرتبه تغییر و تبدیل مصنوعی عناصر به حقیقت پیوست بعدها موفق شدند هسته اتم های عناصر ساده دیگر را نیز بشکنند.

کشف پوزیترون :

ایران ژولیوکوری (Irene Joliot Curie) و شوهرش فردریک ژولیوکوری (Frederic Joliot Curie) در سال 1934 هنگام مطالعه بمباران عناصر ساده مختلف بوسیله ذره آلفا به کشف بزرگی نائل شدند آنها مشاهده نمودند وقتیکه آلومینیوم با ذرات آلفا بمباران می شود ذرات پوزیترون گسیل می کند جرم این ذرات مساوی جرم الکترون بوده و دارای بار مثبت هستند و مقدار این بار از لحاظ قدر مطلق مساوی با بار الکترون می باشد.

صدور پوزیترون بلافاصله پس از بمباران شروع می شود اما کم کم ضعیف شده و بالاخره کاملا قطع می گردد بدین ترتیب این زن و شوهر پی بردند که فعل و انفعالات ذرات آلفا با هسته آلومینیوم سبب تولید یک عنصر رادیو اکتیو مصنوعی شده است که نیم عمر این عنصر رادیو اکتیو 3.25 دقیقه است.

واکنش های هسته ای مصنوعی :

فسفر حاصل از واکنش آلومینیوم 27 با هلیوم 4 یک پوزیترون ساتع می کند و تجزیه می گردد و به هسته پایدار سیلیبوم تبدیل می شود ، این پدیده را رادیو اکتیویته مصنوعی و اجسام نا پایداری که بدین ترتیب بدست می آید را عناصر رادیو اکتیو مصنوعی نامیده اند.