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什么是辐射?关于香蕉的放射性可能被我们夸...

曼哈顿项目的三位一体试验是第一次核武器爆炸。

相信很多人已经听说过香蕉具有放射性辐射,其实不仅是被人夸大的香蕉,甚至是所有植物都能检测到微量的放射性,这种放射性并不是植物天然自带的,其中一定发生了什么。所以我们今天就讨论关于辐射的问题:

辐射的类型

什么是放射性?

为什么有些元素会具有放射性?

测量放射性

天然同位素放射性的原因

为什么植物自带放射性

香蕉天生具有放射性。吃香蕉会让我们暴露在大约0.1微西弗的辐射下。

辐射的类型:

电离辐射:任何足以使电子从原子中分离出来,从而使其电离的辐射。它可以由电荷粒子、电子或原子组成,它们以大约1%的光速运动。高能光波也是其中的一部分。这种辐射通常是放射性衰变的结果。它能对活组织、细胞和DNA造成损害。

非电离辐射:与电离辐射完全相反。包括微波、无线电波等。移动设备释放的辐射属于这一类。它有非放射性来源。这不会对生命造成任何大的损害。

在本文的其余部分中,“辐射”一词将与“电离辐射”互换使用,其含义与“电离辐射”相同。

什么是放射性

有些原子是稳定的,有些则不是。那些不稳定的试图通过去除一些导致不稳定的成分来达到稳定。因此,一个不稳定的原子会发出粒子或电磁辐射,然后衰变为一个更稳定的结构。根据辐射的种类,辐射可分为:

α射线:基本上是阿尔法粒子流(He++粒子)。它们是相对较大的粒子,能量不是很高。没有穿透能力。

β射线-这些是电子流。

γ射线-这些是电磁波(像光一样,能量很高,肉眼看不见)。

穿透力的比较

为什么有些材料会有放射性

原子是宇宙中所有物质的基本组成部分。原子进一步由亚原子粒子组成:电子(-)、质子(+)和中子(0)。质子和中子构成一个叫做原子核的中心致密结构。电子围绕原子核旋转。

氦原子结构和信息

原子中粒子间的作用力有助于系统的稳定。想象一下,一个弹簧被压缩在你手指间,当你移除压缩力时,弹簧变得不稳定,并改变它的形状来恢复稳定。粒子间的力的类型:

引力:这些力把粒子拉得更近,从而降低了系统的能量,使其更稳定。

斥力:这些力通常会导致系统的不稳定性,因为它们会增加系统的能量。

原子的稳定性决定它是否具有放射性。这反过来又由原子中中子与质子的比率决定。稳定原子中子数与质子数之比大于或等于1。

现在,如果我们把质子想象成磁单极子,那么中子就可以被想象成磁性金属碎片。所以,虽然单极子会因为相似的电荷而相互排斥,但是作为金属碎片的中子通过减少质子和质子的排斥来帮助原子核稳定。对于较小的原子,直到大约钙离子附近(Z=20),原子核中中子的数量与质子的数量保持一致,因此N/Z比保持一致。但是,随着原子序数的进一步增加,维持原子稳定所需要的中子数也随之增加,因此N/Z比变为>1,可以达到1.54

这可以通过以下稳定原子核的质子和中子的曲线图很容易地看出:

同位素半衰期。注意稳定同位素的曲线偏离了这条线Z=N作为元素号Z变得更大

测量放射性

图示放射性与被探测到的电离辐射之间的关系

电离辐射有许多测量方法和阶段:给定样品中单位时间内经历衰变的原子数量、粒子计数(在空间特定位置单位时间内检测到的粒子)、辐射剂量(这量化了特定位置电离辐射水平对人类/一般生命的影响)。

测量辐射剂量的单位:

西弗特(Sv) = 1焦耳/千克-生物效应。西弗特代表了在一千克人体组织中沉积一焦耳辐射能量的等效生物学效应。吸收剂量的当量用Q表示。

灰色(Gy) = 1焦耳/千克-一个物理量。1gy是每千克物质或组织所沉积的一焦耳辐射能。

天然同位素——“天然”放射性的原因

有些元素以一种以上的同位素形式或简单的同位素形式自然存在。某一特定元素的同位素只在原子核中的中子数上不同。因此,一种元素的某些同位素可能是稳定的,而另一些同位素可能是放射性的。每一种元素都是其同位素按一定比例自然混合而成的。元素的同位素在化学上是相同的,与其他物质发生同样的反应。

例如:自然产生的钾由三种同位素组成,其中40K具有放射性。所有钾中都有40K的痕迹,是人体内最常见的放射性同位素

因此,每当植物从土壤中吸收一种元素时,它就会吸收土壤中自然存在的元素的所有同位素。植物不能区分元素的放射性同位素和非放射性同位素,因为它们在化学上是相同的。

结论:钾元素给植物生命带来微量辐射

钾可能是土壤中最丰富的矿物质,植物和动物需要大量的钾。我们已经知道钾的同位素K-40是放射性的。这种放射性同位素和其他元素的放射性同位素会给植物的部分——果实、叶子等带来大量可测量的放射性。香蕉就是一个十分典型的例子。

有趣的事实:你知道能瞬间杀死你所需的辐射量吗?这是一个瞬间大约2 Sv或更高的辐射。因此,与香蕉的暴露量(0.1微Sv)相比,你可以很容易地看出,香蕉几乎没有任何辐射!!更重要的是,我们的身体已经进化出机制来纠正这些辐射造成的微小的脱氧核糖核酸损伤。所以没必要担心!

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