在元素周期表中，43號元素、61號元素以及83號之后的所有元素都是放射性元素，這些元素都會衰變。 簡而言之，它們從一種元素變?yōu)榱硪环N元素。 那么它為什么要改變呢？
目前人類已知的元素有118種，包括放射性元素和非放射性元素。 元素是否具有放射性完全取決于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 任何元素都是由原子核和原子核外的電子組成。 電子是費米子，是基本粒子，不能進(jìn)一步分割。 原子核內(nèi)還有質(zhì)子和中子。 不同元素的原子核內(nèi)質(zhì)子和中子的數(shù)量是不同的。 原子核中質(zhì)子的數(shù)量決定了它是什么類型的元素。 例如，氫原子有一個質(zhì)子放射性衰變，氦原子有兩個質(zhì)子。
質(zhì)子的數(shù)量決定了元素的類型，中子的數(shù)量決定了同位素的類型。
例如，氫具有三種同位素：氕、氘和氚。 氕只有 1 個質(zhì)子，沒有中子，氘有 1 個質(zhì)子和 1 個中子，氚有 1 個質(zhì)子和 2 個中子。 氫的三種同位素中，只有氚具有放射性，而且放射性比較強(qiáng)，因為放射性元素的半衰期越短，單位時間產(chǎn)生的放射性就越多，氚的半衰期只有12.4年。 。 現(xiàn)在我們基本上可以隱約感覺到，元素的放射性與質(zhì)子、中子的數(shù)量似乎存在著某種關(guān)系。 是的，這是真的。 現(xiàn)在讓我們思考一個問題，是什么讓質(zhì)子和中子結(jié)合在一起形成原子核？ 它很強(qiáng)大。
我們的世界有四種基本力，即強(qiáng)力、弱力、電磁力和萬有引力。 強(qiáng)力是最強(qiáng)的，引力是最弱的。
力量有多強(qiáng)？ 質(zhì)子和中子雖然很小，但它們不是基本粒子。 雖然它們不是基本粒子，但我們沒有能力進(jìn)一步分裂它們。 為什么？ 因為質(zhì)子是由三個夸克組成的，而將三個夸克維系在一起的就是強(qiáng)力。 這種依靠強(qiáng)大力量的組合，即使是高能粒子對撞機(jī)，也無法擊碎。 其威力可見一斑。 夸克通過強(qiáng)力結(jié)合在一起形成質(zhì)子。 同樣，質(zhì)子和中子通過強(qiáng)力結(jié)合在一起，因此將它們分開并不容易。 然而放射性衰變，原子核中不僅有強(qiáng)大的力，還有另一種力。
原子核中的另一種力是電磁力。
電磁力在原子核中以“排斥力”的形式存在，因為質(zhì)子帶正電，原子核中的質(zhì)子非常多，它們自然會相互排斥。 然而，對于大多數(shù)原子來說，原子核內(nèi)部的這種排斥力并不影響原子核的穩(wěn)定性，因為電磁力比強(qiáng)力弱得多。 然而，電磁力雖然微弱，但卻是一種遠(yuǎn)距離的力。 強(qiáng)者的力量雖然強(qiáng)大，但卻是短程的力量。 強(qiáng)力作用距離只有10-15米。 這是什么意思？ 這意味著，在原子核內(nèi)部，電磁力因其作用距離較長而可以疊加，而作用距離較短的強(qiáng)力則只能獨立作用。
原子核內(nèi)的強(qiáng)力不會改變，但與其相反的電磁力會隨著質(zhì)子數(shù)的增加而增加。 因此，當(dāng)原子核中的質(zhì)子數(shù)量達(dá)到足夠多時，電磁力就可以與強(qiáng)力相抗衡。
當(dāng)原子核內(nèi)的電磁力強(qiáng)大到足以抵消強(qiáng)力時，原子核內(nèi)部的矛盾就達(dá)到了難以調(diào)和的程度，原子核變得極其不穩(wěn)定。 不穩(wěn)定肯定是不可能的，那么怎樣才能恢復(fù)穩(wěn)定呢？ 很簡單，把搗亂分子請出去，就是扔掉幾個質(zhì)子和中子。 這就是腐爛。 拋出質(zhì)子和中子是為了保持穩(wěn)定，這很容易理解，但為什么放射性元素衰變時拋出的質(zhì)子和中子數(shù)量總是相等呢？ 什么決定了應(yīng)該拋出多少質(zhì)子和中子？
想象中，原子核中的質(zhì)子和中子應(yīng)該是均勻分布的，但實際上并非如此。
原子核中的質(zhì)子和中子以團(tuán)簇的形式存在，而最容易形成的團(tuán)簇是α團(tuán)簇，它是兩個質(zhì)子和兩個中子，所以當(dāng)一個元素拋出一個α團(tuán)簇時，就意味著發(fā)生了α衰變。 ，減少兩個質(zhì)子和兩個中子。 例如，鈾238在α衰變后會變成釷234。 氫同位素氚在衰變時會將一個中子轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子，因此具有1個質(zhì)子和2個中子的氚將衰變?yōu)榫哂?個質(zhì)子和1個中子的氦3。 這稱為β衰變。 值得注意的是，衰變是一個隨機(jī)事件。 任何放射性元素都可能在下一秒衰變，也可能在10億年后衰變。 至于半衰期，它只是描述了一個概率。 就好像有一種元素的半衰期是10年。 當(dāng)我們有很多這種元素時，我們會觀察到大約一半的元素在10年后已經(jīng)衰變了。 但對于單一元素來說，它不會持續(xù)100年。 腐爛也是正常的。