Víte, proč je záření spojováno se zeleným světlem?

V populární kultuře existuje stereotyp, že radioaktivní látky a procesy spojené s radioaktivním zářením by měly být vždy doprovázeny „zvláštními efekty“ v podobě zlověstného strašidelného namodralého nebo nazelenalého záření. Něco takového:

Pokusme se zjistit, zda záření může způsobit záři a v jakých případech.

Nejkanoničtějším příkladem, kdy něco skutečně září vlivem radioaktivního záření, je takzvané Vavilovovo-Čerenkovovo záření. Vyskytuje se v kapalinách a plynech, když jimi procházejí rychle se pohybující nabité částice.

„Rychlý“ znamená rychlejší než rychlost světla v daném prostředí (zdůrazňujeme – v daném prostředí; např. ve vodě je rychlost světla přibližně 75 % jeho rychlosti ve vakuu). Je jasné, že k urychlení částice na takové rychlosti je potřeba slušná energie. Takovou záři tedy za běžných nebo dokonce ne zcela běžných (např. radiační havárie) podmínek pozorovat nebudete. Pozoruje se například ve vrstvě vody, ve které jsou ponořeny palivové soubory fungujícího jaderného reaktoru: například jako zde.

Zdůrazněme: mluvíme o fungujícím reaktoru, ve kterém probíhá samoudržující řetězová reakce. Ani Černobyl, ani Fukušima po nehody a dále reaktoru, nic takového nebylo možné pozorovat a nebylo pozorováno. Po výbuchu jaderné bomby ani v samotném epicentru také nic nezáří.

Některé radioaktivní látky mohou svítit samy o sobě – například vysoce čištěné plutonium-238 může svítit slabým načervenalým světlem. Nejedná se ale o nějakou konkrétní radioaktivní záři, ale o obyčejné záření zahřátého tělesa – hřebík svítí také, pokud jej zahřejete v ohni. Ale zahřívání plutoniového ingotu je zodpovědné za proces přirozeného radioaktivního rozpadu jader jeho atomů, který je u plutonia extrémně aktivní.

Poznámka: Ne všechno plutonium svítí. Například:

Ale uran, nejrozšířenější radioaktivní prvek, to nedokáže: ani obohacený uran, ve kterém je výrazně zvýšený podíl nejaktivnějšího izotopu uranu-235, se nerozkládá natolik aktivně, aby se v přirozeném prostředí výrazně zahřál. Obecně platí, že ani čistý uran-235 není příliš nebezpečný: můžete ho dokonce držet v rukou.

Je pravda, že je lepší nosit rukavice: ale ne kvůli radioaktivitě, ale proto, že jako všechny těžké kovy je uran velmi toxický a pokud se dostane do těla, může způsobit škodu z čistě biochemického hlediska.

Svítit však může i uran. Přesněji ne uran samotný, ale sloučeniny uranu. A ne samy o sobě, ale ve směsi s jinými látkami.

Klasickým příkladem je tzv. uranové sklo, známé pro svou neobvyklou žlutozelenou barvu. Právě sloučeniny uranu mu dávají sklo.

Často můžete vidět obrázky a videa, na kterých uranové sklo září tajemným nazelenalým světlem. Ale nespěchejte se radovat: toto není „uran svítí ve tmě“.

S největší pravděpodobností je někde mimo rám ukryta ultrafialová lampa, jejíž světlo dodává uranovému sklu jeho záři. Faktem je, že uranové sklo je fluorescenční materiál: absorbuje světlo dopadající na něj a znovu ho vyzařuje při určité vlnové délce.

Právě díky fluorescenci vypadá uranové sklo velmi neobvykle, například na jasném slunci obsahujícím hodně ultrafialového záření: světlo nejen odráží a láme jako běžné sklo, ale specifickým způsobem si „hraje“.

Fluorescence uranového skla nemá nic společného s radioaktivitou samotného uranu: mnoho neradioaktivních sloučenin, například chinin, má také fluorescenční vlastnosti.

Uranové sklo samo o sobě nesvítí. Vůbec.

A ano. Radioaktivita uranového skla je zanedbatelná. Lze jej bez omezení uchovávat např. doma (starožitnosti; vrchol obliby výrobků z uranového skla nastal ve 30. letech 20. století). Sice se z něj nedoporučuje pravidelně jíst a pít – ale opět ne kvůli radioaktivitě, ale kvůli chemické toxicitě uranu.

S fluorescencí souvisí jev – fosforescence. Rozdíl mezi nimi je v tom, že při fluorescenci dochází k reemise okamžitě a při fosforescenci se zpožděním. Zdá se, že fosforeskující látky světlo „akumulují“ a poté jej pomalu uvolňují.

Mimochodem, není to důvod, proč samotný fosfor ve tmě září: nejde o fosforescenci, ale o chemiluminiscenci – záři způsobenou pomalou oxidací fosforu vzdušným kyslíkem. Ano, látka, která jevu dává jméno, nemá s jevem samotným nic společného – ve fyzice a obecně v životě se to často stává. Amerika, víte, také nebyla pojmenována po Kolumbovi.

Proč mluvíme o fosforescenci? Ale protože to přímo souvisí s fenoménem, ​​který dal vzniknout diskutovanému stereotypu.

Pamatujete si sovětské hodinky se světélkujícími ručičkami? Takže jejich záře může být skutečně způsobena radioaktivitou.

V sovětských dobách existovalo svítivé barvivo, známé také jako stálá světelná kompozice, také známé jako svítivá hmota – směs sulfidu zinečnatého, mědi a malého množství radioaktivní látky, například radia nebo thoria. Obecně je princip záře takových sloučenin (radioluminiscence) podobný fluorescenci, jediný rozdíl je v tom, že zdrojem energie pro záři není světlo, ale záření alfa emitované radioaktivním materiálem.

Takže ano, taková barviva opravdu září díky záření, ale ne, nesvítí samotná radioaktivní látka, ale fluorescenční barva, fosfor. Nebýt její, nebyla by žádná záře.

Mimochodem, některé mnohé moderní fosfory často obsahují stroncium, látku známou především svými radioaktivními izotopy stroncium-82 a stroncium-90. V přírodním stronciu je jich však zanedbatelné množství: hlavně přírodní stroncium se skládá ze stabilního stroncia-86, 87 a 88 a je téměř neaktivní.

A ano. Čisté radium také nesvítí. Záře, kterou Curiesové pozorovali a která dala prvku jméno, byla způsobena interakcí atomů radia s atomy barya, které byly součástí molekul, které Curies studoval.

Mimochodem, na rozdíl od uranového skla vám rádiové hodinky stále mohou způsobit potíže. Nedoporučuje se je například rozebírat, sundávat z nich sklo a podobně. Prach nahromaděný v takových hodinkách může být docela radioaktivní: důrazně se nedoporučuje jej polykat nebo vdechovat.

Abychom to shrnuli, můžeme říci následující. Ano, záření může způsobit záři, a to několika způsoby najednou. Přítomnost takové záře však není ani charakteristickým, ani specifickým znakem záření: radioaktivní je pouze menšina látek, které svítí ve tmě, a jen někdy jsou procesy radioaktivního rozpadu doprovázeny okem viditelnou záři.