核輻射是指不穩定核透過發射高能粒子而變得更加穩定的過程。這三種核輻射是指α、β和γ輻射。為了變得穩定，原子核可以發射α粒子（氦原子核）或β粒子（電子或正電子）。通常，這樣失去一個粒子會使原子核處於激發態。然後，原子核以伽馬射線光子的形式釋放多餘的能量。

介紹

物質最終是由原子組成的。原子依次由質子、中子和電子組成。質子帶正電荷，電子帶負電荷。中子不帶電。質子和中子位於原子核內，質子和中子統稱為核子。電子是在原子核周圍的一個區域發現的，這個區域比原子核本身大得多。在中性原子中，質子的數目等於電子的數目。在中性原子中，正負電荷相互抵消，產生零凈電荷。

Structure of an Atom – Nucle*** are found in the central region. In the gray region, the electron may be found.

質子、中子和電子的性質

註意，中子比質子稍重。

• 離子是失去或獲得電子的原子或原子群，使它們具有凈正電荷或負電荷。每個元素都是由具有相同數量質子的原子組成。質子的數量決定了原子的型別。例如，氦原子有兩個原子 質子和金原子有79個質子。
• 一種元素的同位素是指具有相同數量質子，但不同數量中子的原子。例如：質子、氘和氚都是氫的同位素。它們每個都有一個質子。然而，質子沒有中子。氘有一個中子，氚有兩個。
• 原子序數（質子數）（）： 原子核中質子的數目。
• 中子數：原子核中的中子數。
• 核子數（）：原子核中核子（質子+中子）的數目。

原子核表示法

同位素的原子核通常以以下形式表示：

例如，氫的同位素protium、氘和氚用以下符號表示：

,  ,  .

有時，質子數也被髮射出來，只寫符號和核子數。例如。，

,  ,  .

沒有明確顯示質子數沒有問題，因為質子數決定了元素（符號）。有時，一個給定的同位素可能與元素名稱和核子數有關，例如鈾-238。

統一原子質量

Unified atomic mass () is defined as the mass of a carbon-12 atom.  .

三種型別的核輻射

α-β和γ輻射

如前所述，三種型別的核輻射是α、β和γ輻射。在α輻射中，一個原子核透過發射兩個質子和兩個中子（氦原子核）而變得更加穩定。β輻射有三種型別：β負輻射、β正輻射和電子俘獲輻射。在β-負輻射中，中子能把自己轉變成質子，在這個過程中釋放出一個電子和一個電子反中微子。在β+輻射中，質子能將自身轉化為中子，發出正電子和電子反中微子。在電子俘獲中，原子核中的質子俘獲原子中的一個電子，將自己轉變成中子，併在這個過程中釋放出一個電子中微子。伽馬輻射是指處於激發態的原子核發射伽馬射線光子，以使它們去激發。

什麼是α輻射(alpha radiation)？

In alpha radiation, an unstable nucleus emits an alpha particle, or a helium nucleus (that is, 2 prot*** and 2 neutr***), to become a more stable nucleus. An alpha particle can be denoted as  or  .

例如，釙-212原子核經歷α衰變成為鉛-208的原子核：

當以這種形式寫下核衰變時，左邊的核子總數必須等於右邊的核子總數。另外，左邊的質子總數必須等於右邊的質子總數。例如，在上述等式中，212=208+4和84=82+2。

因此，由α衰變產生的子核比母核少兩個質子和四個核子。

一般來說，對於α衰變，我們可以這樣寫：

在α衰變過程中發射的α粒子具有特定的能量，這是由母核和子核的質量差決定的。

例1

寫出鋂-241的α衰變方程。

鋂的原子序數是95。在α衰變過程中，鋂原子核會發射一個α粒子。產生的新核（“子核”）將減少兩個質子和四個核子。i、 它應該有一個原子序數93和一個核子序數237。原子序數93是指一個錼原子。所以，我們寫，

什麼是β輻射(beta radiation)？

在β輻射中，一個原子核透過發射一個電子或正電子而衰變（正電子是電子的反粒子，質量相同，但電荷相反）。原子核不含電子或正電子；所以，首先質子或中子需要轉化，我們將在下麵看到。當一個電子或正電子被釋放時，為了保持輕子數，一個電子中微子或一個電子反中微子也被釋放。β粒子（指電子或正電子）在給定的衰變過程中的能量可能會有一系列的值，這取決於衰變過程中釋放的能量有多少給了中微子/反中微子。根據所涉及的機制，有三種型別的β輻射：β-負，β-正和電子俘獲。

什麼是β負輻射(beta minus radiation)？

A beta minus () particle is an electron. In beta minus decay, a neutron decays into a proton, an electron and an electron antineutrino:

當電子和電子反中微子發射時，質子留在原子核中。β-負過程可概括為：

例如，gold-202透過β-負發射衰變：

什麼是β+輻射(beta plus radiation)？

A beta plus () particle is a positron. In beta plus decay, a proton is transformed into a neutron, a positron and a neutrino:

當正電子和電子中微子發射時，中子留在原子核中。β-負過程可概括為：

例如，磷-30原子核可以經歷β+衰變：

什麼是電子俘獲(electron capture)？

在電子俘獲中，原子核中的質子“俘獲”原子的一個電子，產生一個中子和一個電子中微子：

電子中微子被髮射出來。電子俘獲過程可概括為：

例如，鎳-59顯示β+衰變，如下所示：

什麼是伽馬輻射(gamma radiation)？

在經歷α衰變或β衰變後，原子核通常處於激發能狀態。然後這些原子核透過發射一個伽馬光子並失去多餘的能量而使自己去激發。在這個過程中質子和中子的數量沒有變化。伽馬輻射通常採取以下形式：

星號代表處於激發態的原子核。

例如，鈷-60可以透過β衰變變成鎳-60。所形成的鎳核處於激髮狀態，併發射伽馬射線光子，使其失去激發：

伽馬射線發射的光子也有特定的能量，這取決於原子核的特定能量狀態。

α-β和γ輻射的性質

相比之下，α粒子具有最高的質量和電荷。與β和γ粒子相比，它們的移動速度也很慢。這意味著當它們在物質中旅行時，它們能夠更容易地從與之接觸的物質粒子上剝離電子。因此，它們具有最高的電離能力。

然而，因為它們最容易引起電離，它們的能量損失也最快。通常情況下，α粒子只能在空氣中穿過幾釐米，然後它們就會因電離空氣粒子而失去所有能量。α粒子也不能穿透人體面板，因此只要它們留在體外，就不會造成任何傷害。然而，如果一種放射α粒子的放射性物質被攝入體內，由於其極強的電離能力，會造成很大的損害。

相比之下，β粒子（電子/正電子）更輕，並且可以更快地移動。它們的電荷也只有α粒子的一半。這意味著它們的電離能力比α粒子要小。事實上，β粒子可以被幾毫米厚的鋁板阻止。

伽馬輻射發出的光子是不帶電的，而且是“無質量的”。當它們透過一種材料時，它們能給構成材料的電子提供能量，並引起電離。然而，與α和β相比，它們的電離能力要小得多。另一方面，這意味著它們穿透材料的能力要大得多。幾釐米厚的鉛塊可以降低伽馬輻射的強度，但即使這樣也不足以完全阻止輻射。

下表比較了α、β和γ輻射的一些性質

參考文獻：

粒子資料組(2013). 物理常數。2015年7月24日檢索自粒子資料組：http://pdg.lbl.gov/2014/reviews/rpp2014-rev-phys-c***tants.pdf