9-1 物理/原子與核輻射
儘管對於特定元素通常有幾種不同的同位素，但只有少數是穩定的，這意味著它們可以無限期地存在。不穩定的同位素無法長時間存在，它們透過其原子核（nucleus 的複數）發射（發出）輻射衰變成穩定的同位素。這被稱為放射性衰變，這是一個隨機過程；科學家無法準確預測它何時發生。
活度是放射性核素衰變的速率，用於測量放射性衰變的速率，單位為貝克勒爾（）。活度也與計數率相關，計數率是由探測器（例如蓋革-米勒管和計數器）每秒記錄的衰變次數。高計數率意味著高活度，反之亦然。
下表顯示了在放射性衰變過程中可能發射的不同型別的核輻射的比較
| 核輻射 | 它是什麼？ | 空氣中的射程 | 它們能穿透材料多遠？ | 它們的電離能力有多強？ |
|---|---|---|---|---|
| α粒子 | 2 個質子和 2 箇中子（與氦原子核相同） | 幾釐米 | 被一張紙吸收 | 強電離 |
| β粒子 | 一個高速電子，它是當一箇中子變成一個質子時發射出來的 | 幾米 | 被 5 毫米厚的鋁板吸收 | 中等電離 |
| γ射線 | 電磁輻射（能量）波 | 很長距離 | 能夠穿透大多數材料很遠 但被厚厚的鉛板和混凝土吸收。 |
弱電離 |
| 中子 | 單箇中子 |
電離能力衡量核輻射的強度。電離能力越強，粒子的尺寸越大，但粒子移動越快，越容易被吸收。
核方程式使用特殊的符號和數學來表示和計算放射性衰變。它們看起來非常像化學方程式，因為它們顯示了衰變前的原子和衰變後的原子以及任何元素的週期符號，以及輻射的特殊符號。以下是一個例子
這顯示了鈾-238 衰變形成釷-234 併發射出一個 α 粒子。就像在化學中一樣，上面的數字是質量數，下面的數字是原子序數。就像在所有數學中一樣，一側必須與另一側相同；因此，一側的總質量數等於另一側的總質量數（原子序數也是如此），因為原子不能被創造或破壞。以下列表顯示了每種不同型別的核輻射所使用的符號
- α 粒子可以用 來表示氦原子，或者使用希臘字母 （具有相同的質量數和原子序數）來表示。
- β 粒子將是 ，因為它是電子，或者，.
- γ 粒子只能用 來表示。不會發生質量或原子序數變化，因為是能量從原子核中發射出來，而不是其他任何東西。
- 中子將是 .
由於放射性衰變是隨機的，科學家測量同位素的半衰期來預測核素的活度。半衰期是指樣品中同位素核素數量減半所需的時間。這是因為一些放射性核素會比其他核素衰變得更快，因此使用許多放射性核素的樣品可以讓我們觀察衰變的平均速率。要從圖中找到半衰期，只需沿著圖看半數值的位置，並記錄該點的時間。
半衰期還意味著活度或計數率減半所需的時間，因為衰變速率將以與放射性同位素衰變成不同同位素相同的速率下降。
半衰期短意味著放射性活度下降很快，因為衰變速度快得多。然而，它們可能非常危險，因為它們會釋放大量的輻射，但很快就會變得安全。另一方面，半衰期長的同位素以更慢的速度釋放輻射，但這可能很危險，因為某些區域可能會暴露在輻射中長達數百萬年。
我們可以透過從圖中讀取多個半衰期後的總衰減量來計算總衰減量，方法是將另一個半衰期或更長時間的衰減時間加起來後，讀取放射性原子核的數量。想象一下將半衰期作為單位。然後，我們還可以透過將第一個半衰期時的初始讀數除以幾個半衰期距離後的讀數，計算出這兩個讀數之間的比率。
背景輻射是始終存在於我們周圍的低水平輻射，但它無害，因為輻射劑量（以西弗特測量）太低，不足以損害人體組織。
放射性汙染是指含有放射性原子或其他物質的材料的意外存在，換句話說，是指意外的放射性原子進入或附著在物體上。汙染是危險的，因為原子會發生放射性衰變（釋放輻射）。當物體受到汙染時，α粒子是最危險的輻射形式，因為它們在非常區域性的區域內造成最大的傷害，因為這些粒子具有最大的電離能力。
照射是指物體暴露於核輻射。儘管物體被照射，但它並沒有變得具有放射性。任何型別的高水平照射都是有害的，尤其是來自β粒子和γ粒子的照射，因為它們比α粒子傳播得更遠。
由於人類暴露於輻射會導致死亡，因此對輻射對人類影響的研究非常重要，這些研究必須以科學期刊的形式撰寫、出版和同行評審，以便將任何挽救生命的發現分享給全世界。
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