Вещество Rа, помещённое в контейнер с отверстием, испускает радиоактивные лучи (рис. 328). Что можно сказать о заряде этих лучей, если установка помещена в магнитное поле, перпендикулярное плоскости рисунка? Как учёные назвали эти лучи.

рис. 328

Для решения данной задачи важно понимать природу радиоактивного излучения, а также его взаимодействие с магнитным полем.

Радиоактивное излучение — это поток частиц или электромагнитного излучения, испускаемый некоторыми веществами, которые подвержены радиоактивному распаду. Радиоактивный распад происходит вследствие изменения состава ядра атома. Существует три основных типа радиоактивного излучения, каждый из которых обладает характерными свойствами:

1. Альфа−излучение (α−лучи):

   • Альфа−лучи представляют собой поток положительно заряженных частиц — ядер гелия (2 протона и 2 нейтрона).
   • Эти частицы имеют относительно высокую массу и положительный заряд (+2e).
   • В магнитном поле альфа−частицы отклоняются в одну сторону, что соответствует поведению положительно заряженных частиц. Направление отклонения определяется правилом левой руки или правилом правой руки, в зависимости от системы координат.

2. Бета−излучение (β−лучи):

   • Бета−лучи — это поток электронов (β−) или позитронов (β+), т.е. частицы с отрицательным зарядом (−1e) или положительным зарядом (+1e).
   • Бета−частицы гораздо легче, чем альфа−частицы, поэтому в магнитном поле они отклоняются на больший угол.
   • Электроны отклоняются в сторону, противоположную направлению отклонения альфа−частиц, а позитроны — в ту же сторону, что и альфа−частицы.

3. Гамма−излучение (γ−лучи):

   • Гамма−лучи — это электромагнитные волны, не имеющие ни массы, ни электрического заряда.
   • В магнитном поле они не отклоняются, так как не взаимодействуют с ним напрямую.

Магнитное поле действует на заряженные частицы, отклоняя их траектории. Это связано с силой Лоренца, которая определяется формулой:
$$ F = q \cdot v \cdot B \cdot \sin \theta $$
где:
− $ F $ — сила Лоренца,
− $ q $ — заряд частицы,
− $ v $ — скорость частицы,
− $ B $ — магнитная индукция,
− $ \sin \theta $ — синус угла между направлением движения частицы и магнитным полем.

На рисунке (рис. 328) представлены три типа траекторий:
1. Прямая траектория луча (1) — это поток гамма−лучей, которые не отклоняются магнитным полем.
2. Траектория, отклонённая в одну сторону (2) — это поток бета−частиц (электронов) с отрицательным зарядом.
3. Траектория, отклонённая в противоположную сторону (3) — это поток альфа−частиц с положительным зарядом.

Исследование радиоактивного излучения и его взаимодействие с магнитным полем позволило учёным разделить его на три компонента и дать этим излучениям соответствующие названия: альфа−лучи, бета−лучи и гамма−лучи.