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直到大約近一百多年,
人類才明白化學元素的 原子核並非永恆不變。
它可以自發性地 從一種元素轉變成另一種元素。
這就叫做放射性。
你可能已經認識原子核:
它比原子還要小的許多,
且由一些被稱為質子和中子的粒子組成,
同時有電子圍繞運行。
當原子們形成鍵結時 共享或交換電子,
但原子核本身並無改變。
對嗎?
嗯,不對。
有些原子核並不穩定。
這表示它們會突然
且自發性地改變。
具放射性的原子核會射出粒子
並轉化成另一種元素。就是這樣!
舉例而言:
碳原子核可以在激發出高速電子之後
轉變成氮原子核。
有兩種粒子可以被放射性原子核所射出。
但同個原子核不能同時射出兩種粒子。
高速電子被稱為貝塔粒子。
如果你對電子有一點點認識, 你可能會疑惑:
「為什麼原子核裡會有電子呢?」
答案是因為原子核裡的
中子自發性的轉變為質子,
並保留在原子核中,
而電子就被射出成為貝塔粒子。
這和我們化學課教的並不相同。
原子核應該很穩定才對。
中子應該不會變成質子。
但有時就是發生了!
另外一種會被自發性地
從不穩定的原子核中射出的阿爾法粒子。
阿爾法粒子的質量是貝塔粒子的8000倍,
而且它的速度也較慢。
阿爾法粒子由兩個質子和兩個中子組成。
如果我們蒐集到很多的阿爾法粒子,
我們就得到了氦氣。
阿爾法粒子就是氦氣的原子核。
就像是貝塔粒子一般,你也不會預期
一個較重的原子核會丟出氦原子核。
但這仍然發生了!
而這原子核也從而變成另一種元素。
那麼,放射性元素到底是有用還是有害呢?
在你現在坐著的地方
就可能有一種裝置包含
可以釋放出貝塔粒子的元素:
煙霧偵測器。
它含有放射性的鋂。
但是阿爾法粒子對你完全無害,
它無法在空氣中前進超過數公分。
貝塔粒子相較於阿爾法粒子
有更好的穿透力。
放射性元素可以當作醫用追蹤劑,
以顯示特定物質在人體內的移動。
被射出的貝塔粒子具有足夠的能量
可以穿透身體而被偵測到。
還有第三種放射形式:
伽馬,但它不是一種粒子。
它是一種電磁波,
就像是微波或光一樣,
但是它比可見光的能量高出一千倍。
伽馬射線可以穿透人體。
伽馬射線可以用在水果消毒,以延長保存時間。
或是用在放射線治療上殺死癌細胞。
放射性元素會放熱,
而這種熱能可以轉換成其他能量。
這種熱能被應用在太空探測器上,
過去也能用在心臟起搏器中。
如果放射出的波或粒子 被停下來的速度越快,
對阻擋原子造成的損傷也越大。
這就是離子化。
阿爾法粒子撞擊其他原子 所造成的離子化程度最大,
而伽馬射線最小。
放射線對人體最嚴重影響是
造成 DNA 損害。
雖然阿爾法粒子並不足以穿透皮膚,
如果你吸入或吃入放射性元素,
對健康會有嚴重影響。
放射性元素既有用且致命,
但是它會一直存在我們四周。