Кіріспе
Тұрақты элементтерді радиоактивті ету процесі Индукциялық радиоактивтілік, сондай-ақ жасанды радиоактивтілік немесе адам жасаған радиоактивтілік деп аталады, бұл бұрын тұрақты материалды радиоактивті ету үшін сәулеленуді пайдалану процесі. Ирэн Жолио Кюри мен Фредерик Жолио Кюри 1934 жылы индукциялық радиоактивтілікті ашқан және осы ашылуы үшін 1935 жылы химия саласындағы Нобель сыйлығын бөлісті. Ирэн Кюри өзінің зерттеулерін ата-анасы Мари Кюри мен Пьер Кюримен бірге радиоактивті изотоптарда кездесетін табиғи радиоактивтілікті зерттей бастады. Ирэн тұрақты изотоптарды альфа бөлшектерімен (α) бомбалау арқылы радиоактивті изотоптарға айналдыруды зерттеу үшін Кюрилерден бөлінді. Жолио Кюрилер көрсеткендей, борон және алюминий сияқты жеңіл элементтер α-бөлшектерімен бомбаланғанда, α-көзін алып тастағаннан кейін де сәуле шығаруды жалғастырады. Олар бұл сәулеленудің бір электронның массасына тең бірлік оң зарядты, қазір позитрон деп аталатын бөлшектерден тұратындығын көрсетті. Нейтрондық активация – индукциялық радиоактивтіліктің негізгі түрі. Бұл атом ядросы бір немесе бірнеше еркін нейтронды ұстағанда пайда болады. Бұл жаңа, ауыр изотоп химиялық элементке байланысты тұрақты немесе тұрақсыз (радиоактивті) болуы мүмкін. Нейтрондар атом ядросынан тыс жерде бірнеше минут ішінде ыдырайтындықтан, еркін нейтрондарды тек ядролық ыдыраудан, ядролық реакциядан және ғарыштық сәулелену немесе бөлшектер үдеткішінің эмиссиясы сияқты жоғары энергиялық өзара әрекеттесуден ғана алуға болады. Нейтрондық модератор арқылы баяуланған нейтрондар (термиялық нейтрондар) жылдам нейтрондарға қарағанда ядролармен тұтқындалуы мүмкін. Индукциялық радиоактивтіліктің сирек кездесетін түрі – фототазылысу арқылы нейтронды алып тастау. Бұл реакцияда жоғары энергиялы фотон (гамма сәулесі) ядроның байланысу энергиясынан артық энергиямен ядроға соқтығысады, нәтижесінде нейтрон босатылады. Бұл реакцияның ең төменгі шегі 2 МэВ (деутерий үшін) және көптеген ауыр ядролар үшін шамамен 10 МэВ құрайды. Көптеген радионуклидтер гамма сәулелерін энергиясы осы реакцияны тудыруға жеткілікті жоғары деңгейде шығармайды. Тағамды сәулемен өңдеуде қолданылатын изотоптар (кобальт-60, цезий-137) энергия шыңы осы шектен төмен болғандықтан, тағамда радиоактивтілікті тудыра алмайды. Жоғары нейтрондық ағыны бар кейбір ядролық реакторлардың ішіндегі жағдайлар радиоактивтілікті тудыруы мүмкін. Бұл реакторлардың құрамдас бөліктері оларға түскен сәулеленуден қатты радиоактивті болуы мүмкін. Индукциялық радиоактивтілік ядролық қалдықтардың көлемін арттырады, бірақ оны бақылаусыз жағдайда радиоактивті ластану деп атамайды. Ирэн және Фредерик Жолио Кюри жасаған алғашқы зерттеулер қатерлі ісіктердің әртүрлі түрлерін емдеудің қазіргі заманғы әдістеріне әкелді.
Induced radioactivity, also called artificial radioactivity or man made radioactivity, is the process of using radiation to make a previously stable material radioactive. The husband and wife team of Irène Joliot Curie and Frédéric Joliot Curie discovered induced radioactivity in 1934, and they shared the 1935 Nobel Prize in Chemistry for this discovery. Irène Curie began her research with her parents, Marie Curie and Pierre Curie, studying the natural radioactivity found in radioactive isotopes. Irene branched off from the Curies to study turning stable isotopes into radioactive isotopes by bombarding the stable material with alpha particles (denoted α). The Joliot Curies showed that when lighter elements, such as boron and aluminium, were bombarded with α particles, the lighter elements continued to emit radiation even after the α−source was removed. They showed that this radiation consisted of particles carrying one unit positive charge with mass equal to that of an electron, now known as a positron. Neutron activation is the main form of induced radioactivity. It occurs when an atomic nucleus captures one or more free neutrons. This new, heavier isotope may be either stable or unstable (radioactive), depending on the chemical element involved. Because neutrons disintegrate within minutes outside of an atomic nucleus, free neutrons can be obtained only from nuclear decay, nuclear reaction, and high energy interaction, such as cosmic radiation or particle accelerator emissions. Neutrons that have been slowed through a neutron moderator (thermal neutrons) are more likely to be captured by nuclei than fast neutrons. A less common form of induced radioactivity results from removing a neutron by photodisintegration. In this reaction, a high energy photon (a gamma ray) strikes a nucleus with an energy greater than the binding energy of the nucleus, which releases a neutron. This reaction has a minimum cutoff of 2 MeV (for deuterium) and around 10 MeV for most heavy nuclei. Many radionuclides do not produce gamma rays with energy high enough to induce this reaction. The isotopes used in food irradiation (cobalt 60, caesium 137) both have energy peaks below this cutoff and thus cannot induce radioactivity in the food. The conditions inside certain types of nuclear reactors with high neutron flux can induce radioactivity. The components in those reactors may become highly radioactive from the radiation to which they are exposed. Induced radioactivity increases the amount of nuclear waste that must eventually be disposed, but it is not referred to as radioactive contamination unless it is uncontrolled. Further research originally done by Irene and Frederic Joliot Curie has led to modern techniques to treat various types of cancers.
Штефания Марчачинянның шығармашылығы
Бірінші дүниежүзілік соғыстан кейін Константин Кирицескудің қолдауымен Штефания Марачиняну Парижге барып, оқуын жалғастыруға мүмкіндік беретін стипендия алды. 1919 жылы ол Сорбоннада Мария Кюриден радиоактивтілік курсын тыңдады. Кейін ол 1926 жылға дейін Радиум институтында Кюримен бірге зерттеу жұмыстарын жүргізді. Ол докторлық дәрежесін алды. Институтта Марачиняну полонийдің жартылай ыдырау мерзімін зерттеді және альфа-ыдырауды өлшеу әдістерін ойлап тапты. Бұл жұмыс оны радиоактивті изотоптардың атомдарға полянийдің альфа-сәулелерінің әсерінен пайда болуы мүмкін деген тұжырымға келдірді, бұл байқау Джолио-Кюрилердің 1935 жылғы Нобель сыйлығына жол ашты. 1935 жылы Фредерик және Ирен Жолио-Кюри (Пьер Кюри мен Мария Кюридің қызы) жасанды радиоактивтілікті ашқандары үшін Нобель сыйлығын жеңіп алды, бірақ барлық деректер Марачиняну осы жаңалықты бірінші болып жасағанын көрсетеді. Шындығында, Штефания Марачиняну Ирен Жолио-Кюридің жасанды радиоактивтілікке қатысты оның жұмысының көп бөлігін, оны атамай, пайдаланғанына наразылық білдірді. Марачиняну Париждегі зерттеу жылдарында жасанды радиоактивтілікті ашқанын, оның дәлелі ретінде 10 жылдан астам бұрын қорғалған докторлық диссертациясын ашық түрде мәлімдеді. "A devotion to their science: Pioneer women of radioactivity" кітабында былай делінген: "Марачиняну 1936 жылы Лиза Мейтнерге хат жазып, Ирен Жолио-Кюридің оның білместен, оның көптеген жұмыстарын, әсіресе жасанды радиоактивтілікке қатыстыларын өз жұмысында пайдаланғанына көңілінің қалғанын білдірді."