* Hiện tượng phóng xạ
+ Phóng xạ là hiện tượng một hạt nhân không bền vững tự phát phân rã, phát ra các tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác.
+ Quá trình phân rã phóng xạ chỉ do các nguyên nhân bên trong gây ra và hoàn toàn không phụ thuộc vào các tác động bên ngoài.
+ Người ta quy ước gọi hạt nhân phóng xạ là hạt nhân mẹ và các hạt nhân dược tạo thành là hạt nhân con.
* Các tia phóng xạ
+ Tia $\alpha$: là chùm hạt nhân hêli $_2^4\textrm{He}$, gọi là hạt $\alpha$, được phóng ra từ hạt nhân với tốc độ khoảng $2.10^7 m/s$. Tia $\alpha$ làm ion hóa mạnh các nguyên tử trên đường đi của nó và mất năng lượng rất nhanh. Vì vậy tia $\alpha$ chỉ đi được tối đa 8 cm trong không khí và không xuyên qua được tờ bìa dày 1 mm.
+ Tia $\beta$: là các hạt phóng xạ phóng ra với vận tốc rất lớn, có thể đạt xấp xĩ bằng vận tốc ánh sáng. Tia $\beta$ cũng làm ion hóa môi trường nhưng yếu hơn so với tia $\alpha$. Vì vậy tia $\beta$ có thể đi được quãng đường dài hơn, tới hàng trăm mét trong không khí và có thể xuyên qua được lá nhôm dày cỡ vài mm.
Có hai loại tia $\beta$:
- Loại phổ biến là tia $\beta^{-}$. Đó chính là các electron (kí hiệu $_{-1}^0\textrm{e}$).
- Loại hiếm hơn là tia $\beta^{+}$. Đó chính là pôzitron, kí hiệu là $_{-1}^0\textrm{e}$, có cùng khối lượng như electron nhưng mang điện tích nguyên tố dương.
+ Tia $\gamma$: là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn (dưới $10^{-11}$ m), cũng là hạt phôtôn có năng lượng cao. Vì vậy tia $\gamma$ có khả năng xuyên thấu lớn hơn nhiều so với tia $\alpha$ và $\beta$. Trong phân rã $\alpha$ và $\beta$, hạt nhân con có thể ở trong trạng thái kích thích phóng ra tia $\gamma$ để trở về trạng thái cơ bản.
* Định luật phóng xạ :
+ Trong quá trình phân rã, số hạt nhân phóng xạ giảm theo thời gian theo định luật hàm mũ với số mũ âm.
Các công thức biểu thị định luật phóng xạ: $N(t) = N_{0} 2^{\frac{-t}{T}} = N_{0} e^{-\lambda t}$ và $m(t) = m_{0} 2^{\frac{-t}{T}} = m_{0} e^{-\lambda t}$.
- Với $ \lambda = \frac{ln2}{T}= \frac{0,693}{T} $ gọi là hằng số phóng xạ; T gọi là chu kì bán rã: sau khoảng thời gian T số lượng hạt nhân chất phóng xạ còn lại 50% (50% số lượng hạt nhân bị phân rã).
+ Độ phóng xạ của một lượng chất phóng xạ đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của nó, được xác định bởi số hạt nhân bị phân rã trong 1 giây:
$H = - \frac{\Delta N}{\Delta t} = \lambda N = \lambda N_{0} 2^{\frac{-t}{T}} = \lambda N_{0} e^{-\lambda t} = H_{0} 2^{\frac{-t}{T}} = H_{0} e^{-\lambda t}$.
+ Đơn vị đo độ phóng xạ là becơren (Bq): 1 Bq = 1 phân rã/giây. Trong thực tế còn dùng đơn vị curi (Ci): $1 Ci = 3,7.10^10 Bq$, xấp xĩ bằng độ phóng xạ của một gam rađi.
* Đồng vị phóng xạ
+ Ngoài các đồng vị phóng xạ có sẵn trong thiên nhiên, gọi là đồng vị phóng xạ tự nhiên, người ta cũng chế tạo được nhiều đồng vị phóng xạ, gọi là đồng vị phóng xạ nhân tạo. Các đồng vị phóng xạ nhân tạo thường thấy thuộc loại phân rã $\beta$ và $\gamma$. Các đồng vị phóng xạ của một nguyên tố hóa học có cùng tính chất hóa học như đồng vị bền của nguyên tố đó.
+ Ứng dụng: Đồng vị $_27^60\textrm{Co}$ phóng xạ tia $\gamma$ dùng để soi khuyết tật chi tiết máy, diệt khuẫn để bảo vệ nông sản, chữa ung thư. Các đồng vị phóng xạ $_Z^{A+1}\textrm{X}$ được gọi là nguyên tử đánh dấu, cho phép ta khảo sát sự tồn tại, sự phân bố, sự vận chuyển của nguyên tố X. Phương pháp nguyên tử đáng dấu có nhiều ứng dụng quan trọng trong sinh học, hóa học, y học, ... . Đồng vị cacbon $_6^14\textrm{C}$ phóng xạ tia $\beta^{-}$ có chu kỳ bán rã 5730 năm được dùng để định tuổi các vật cổ.