放射能

I

プロローグ

放射能とは、原子核が自発的に崩壊する性質をもつことをいう。このときに、アルファ粒子(a粒子)やベータ粒子(β粒子)とよばれる原子よりも小さい粒子の放出や、X線やガンマ線(g線)とよばれる電磁波を放射する。

II

発見

原子核の自然崩壊の現象は1896年、フランスの物理学者アントワーヌ・ベクレルによって発見された。彼はウラン元素がガラスや黒い紙で隔離されているにもかかわらず、写真乾板を感光させることを観察した。また、感光をひきおこす光線が検電器に感知することも観察した。つまり、光線は電荷をもっていることがわかったのである。

1898年、フランスの物理学者マリーおよびピエール・キュリー(→ キュリー夫妻)は、放射能とは原子の物理的、化学的な状態に関係なく、原子そのものに関係した現象であることをたしかめた。ウラン含有鉱石のピッチブレンド(→ 瀝青ウラン鉱)のほうがベクレルのつかったウラン塩よりも放射能が強いことから、鉱石にはほかの放射性元素がふくまれていると推定し、ピッチブレンドの化学処理にとりくみ、ポロニウムとラジウムという2つの新しい放射性元素を発見した。その後もトリウム、アクチニウム、ラドンと放射能をしめす元素の発見がつづいた。

III

エネルギーとしての放射能

やがて放射能は、それまで知られていなかったような高いエネルギー源であることがわかってきた。キュリー夫妻はラジウムの崩壊にともなう熱量を測定し、1gで毎時約420ジュール(J)のエネルギーを放出することを確認した。この熱量の放出は何年間もつづく。ちなみに、1gの石炭を完全に燃焼したときの全エネルギーは約3万3500Jにすぎない。この発見から放射能の研究は発展し、多くの現象がしらべられていったのである。

IV

放射能の種類

1899年、イギリスの物理学者アーネスト・ラザフォードは、放射線には少なくとも2種類があることを発見した。厚さ1000分の数センチのアルミニウムを透過するアルファ粒子と、それより透過力が100倍強いベータ粒子である。つづいて放射性放出を電場と磁場(→ 磁界)の中をくぐらせる実験によって、ベータ粒子よりもはるかに透過力の強いガンマ線の存在が明らかになった。電場の中で、ベータ粒子は正の電極の方向に大きくまげられる。アルファ粒子は負の電極の方向にわずかな量だけまげられる。しかしガンマ線はまったくまげられない。したがってベータ粒子は負の電荷をもっており、それより重いアルファ粒子は正の電荷をもち、ガンマ線は電荷をもっていないことがわかった。