Естественный фон радиации в рентгенах

Норма радиоактивного излучения

Институт медико-биологических проблем формирования здоровья в Москве пришел к выводу, что продолжительность жизни на 20% зависит от состояния здоровья, еще на 20% от окружающей среды, на 10% от уровня медобслуживания и на 50% от образа жизни, режима питания и отдыха. Радиоактивное излучение составляет 5% экологическим проблем цивилизации.

Какие бывают нормы радиоактивности?

Радиоактивное облучение техногенного характера совместно с естественными источниками не должно превышать индивидуальную предельно допустимую дозу (ИПДД).

НРБ – нормы радиационной безопасности, выделяют 2 категории граждан, подвергающихся воздействию радиации.

Категория А – профессиональные сотрудники, которые работают с источниками ионизирующих излучений.

Категория B – часть населения, вынужденная проживать или работать в местах, где могут находиться радиоактивные вещества.

При ликвидации аварий превышение дозовых пределов допускается только ради спасения жизни людей и отсутствия возможности принять меры защиты.

Участвовать в спасательных мероприятиях могут только мужчины старше 30 лет, при их добровольном согласии в письменном виде, после полного информирования о возможных последствиях для здоровья.

Допустимые и смертельные дозы радиации

Допустимая норма радиации – это условная цифра, вычисленная путем клинических исследований и наблюдений за пациентами с лучевым поражением. Есть годовая норма – 1 мкЗв, исходя из нее, за пять лет человек не должен получать более 5 мкЗв.

Допустимые нормативы

Допустимая норма может отличаться даже в территориальных образованиях. В России она определяется как 50–60 мкР/ч, а в Бразилии максимальным ограничением считается граница в 100 мкР/ч. Измерение в микрозивертах было введено в обращение всего четыре десятилетия назад, до этого применяли измерение в мкР/ч.

Приведенная ниже таблица показывает единицы измерения и нормы.

Время	в мкР в ч	в микрозивертах
1 год	50 микрорентген	1
5 лет	500 микрорентген	5
70 лет	7000 микрорентген	70

Приведенная цифра в микрозивертах – это предел, который только допускается, но оптимальным считается 0,2 мкЗв/ч. В мкР/ч это достаточно просто высчитать, если знать, что 100 мкР = 1 мкЗв.

Нормы и правила

Особенности или природа радиации

Это только человек открыл и познакомился с радиацией в конце XIX века, а по сути, радиоактивный фон на планете существует с самого ее создания. Еще в 1898 году Пьер и Мария Кюри установили при исследовании урана, что такой элемент превращается в совсем другие химические элементы.

Учеными было установлено, что все атомы состоят из различного сочетания одних и тех же невидимых элементов:

• электроны – отрицательно заряженные частицы;
• протоны – положительно заряженные частицы;
• нейтроны – частицы без электрического заряда

Атом находится в уравновешенном электрическом состоянии при одинаковом количестве электронов и протонов. Как только объем этих частиц не совпадает, то из атомов образуются изотопы, стабильность которых зависима от количества нейтральных нейтронов.

Как измерить уровень излучения с помощью камеры смартфона

CMOS-матрицы в камерах смартфонов чувствительны не только к видимому свету. Они воспринимают и более короткие волны — рентгеновское и гамма-излучение.

За время выдержки для среднего фото (до 100 мс) следов воздействия такого излучения матрица не зафиксирует. К тому же его перекроет излучение в видимом диапазоне.

Но выход есть! Заклейте камеру черной изолентой. Она защитит от видимого излучения, но позволит рентгеновским и гамма-фотонам попадать на матрицу. После этого приложению останется только подсчитать количество фотонов и преобразовать это значение в понятные единицы измерения. 

Насколько точно это работает? В 2014 году специалисты Австралийской организации по ядерной науке и технологиям (ANSTO) протестировали приложение Radioactivity Counter на Samsung Galaxy S2 и Apple iPhone 4S. Они определяли поглощенную предметами дозу излучения в мкГр/ч (для гамма-излучения единицы Гр (грей) и Зв эквивалентны). 

Точный дозиметр должен показать линейный отклик на разные дозы радиации. Результаты не должны зависеть от ориентации смартфона в пространстве. 

В целом смартфоны хорошо справились с задачей. Samsung показал линейный отклик при мощности излучения от 20 микрогрей в час (мкГр/ч, 10-6 Гр/ч), iPhone – от 30 мкГр/ч (в смартфоне Apple использовали фронтальную камеру, на которую мог попадать свет от экрана). От ориентации устройства показатели не зависели. 

Мощность измеренной дозы обеспечивает годовую дозу радиации около 0,18-0,26 Зв (для гамма-излучения 1 Зв эквивалентен 1 Гр). Это в 180-260 раз больше безопасной по российским стандартам нормы. 

Если смартфон обнаружил такое или более высокие значения, вы достаточно быстро и без последствий сможете убраться подальше от источника излучения.

Приложение Radioactivity Counter платное, но дозиметры, как правило, дороже. Версия для iOS, для Android. 

На измерение стоит потратить не менее 10 минут. А лучше – целый час, так результат будет точнее. 

Исследований на тему CMOS-матриц и фиксации излучения много: вот еще один пример. А здесь есть сравнение чувствительности CMOS-матриц смартфонов к излучению и тесты в разных приложениях: GammaPix, Radioactivity-Meter, RadSensor и уже упомянутом Radioactivity Counter. 

Источники радиации

С начала изучения урана и его обращения в изотоп свинца Пьером и Марией Кюри, ученые считали, что радиоактивность – природное качество. Но Фредерик и Ирен Жолио-Кюри открыли радиоактивность ядерных реакций. В XXI в. из более 2000 радионуклидов – 300 имеют естественное происхождение, остальные виды радиации сделаны людьми.

Естественные источники

В единой вселенной не существует отдельных форм энергии, информации, внешнего и внутреннего, категорий причины и следствия, времени и пространства – все это ментальные конструкции человеческого мышления для ориентации в мире.

Природные источники радиации – формы электромагнитных излучений, которые являются неотделимой частью всего на планете – естественным фоном.

Разновидности источников естественного происхождения

Космические источники. Процессы в активных галактиках и взрывы «сверхновых» в нашей, сопровождаются появлением лучей, которые миллионы лет блуждают в пространстве и влетают в атмосферу Земли со скоростями близкими к световым.

Излучение идет от Солнца и от заряженных частиц, вращающихся вокруг планеты. Каждую секунду через 1 кв. м поверхности атмосферы проходят 10 тыс. частиц – 90% протонов (ядер водорода), 9% гелия и 1% почти всех элементов периодической таблицы.

Житель Москвы получает из космоса 0,5 мЗв/год, на вершине Эвереста – 8 мЗв/год.

Земные источники излучения. Природная радиация появляется от гранитных пород гор, базальтов, сланцев, урана-238 и тория-232 с периодом распада миллионы лет и продуктов их полураспада.

Есть геопатогенные зоны с вертикальным излучением альфа, бета и гамма типов, которые не экранируются и не уменьшаются при удалении от поверхности. Исследования разломов коры под населенными пунктами показало, что в некоторых районах смертность в 5-20 раз выше естественной.

Газ радон – продукт превращения радия, источник мифов о злых горных духах, непонятным способом связан с солнечной активностью и пятнами на звезде.

Внутреннее облучение – 60-70% воздействия на организм. Оно происходит от попадающих в тело с пищей, дыханием, повреждениями кожи радиоактивных элементов.

По оценкам ученых 180 мЗв/год человек получает с калием-40, который содержится в продуктах питания (больше всего в какао, горохе, картофеле, говядине).

Искусственные источники

Антропогенное радиационное излучение составляет 2-3% от всей радиации. Но оно часто бывает концентрированным – аварии на АС, атомные взрывы, ускорители, ядерные исследования, захоронения отходов, бытовые источники, и представляет угрозу персоналу, пользователям, населению.

Фосфатные удобрения увеличивают активность урана. Производящие их заводы наполняют местный воздух в 14 раз большим содержанием радионуклидов, чем нормальный фон. Сжигание каменного угля приводит к выбросам в атмосферу калия-40, урана и тория.

Дозу содержат строительные материалы, перераспределяемые людьми из зон с повышенной радиацией.

Облучением подвергаются пациенты при медицинских обследованиях с применением рентгена и радионуклидной диагностики.

Что такое нормальный радиационный фон?

Для Москвы на открытом воздухе все источники радиации вместе не дают более 15-25 мкЗв/час.

В России нормальным считается фон, который соответствует «Нормам радиационной безопасности» (НРБ). Муниципальные органы Госсанэпиднадзора могут разрешить повышение норм не более 100 мЗв/год. 200 мЗв/год допускается распоряжением федерального Госкомсанэпиднадзора.

Переселение жильцов из зданий необходимо, когда мощность γ-излучения не удается снизить меньше 0,6 мкЗв/час.

Показатели допустимых доз облучения

Выделяют следующие категории:

• А – лица, работающие с источниками ионизирующего излучения. По ходу выполнения своих трудовых обязанностей подвергаются облучению.
• Б – население определенной зоны, работники, чьи обязанности не связаны с получением радиации.
• В – население страны.

Среди персонала различают две группы: работники контролируемой зоны (дозы облучения превышают 0.3 от годового ПДД) и сотрудники вне такой зоны (0.3 от ПДД не превышается). В пределах доз различают 4 типа критических органов, то есть тех, в чьих тканях наблюдается наибольшее количество разрушений в связи с ионизированным излучением. Учитывая перечисленные категории лиц среди населения и работников, а также критические органы, радиационная безопасность устанавливает ПДД.

Впервые пределы облучения появились в 1928 году. Величина годового поглощения радиационного фона составляла 600 миллизиверт (мЗв). Установлена она была для медицинских работников – рентгенологов. С изучением влияния ионизированного излучения на продолжительность и качество жизни ПДД ужесточились. Уже в 1956 году планка снизилась до 50 миллизиверт, а в 1996-м Международная комиссия по защите от радиации уменьшила ее до 20 мЗв. Стоит заметить, что при установлении ПДД в расчет не берут естественное поглощение ионизированной энергии.

Согласно нормам радиационной безопасности, установлены предельно допустимые величины ионизирующего облучения в год. Рассмотрим приведенные показатели в таблице. Допустимые дозы радиационного облучения за один год

Эффективная доза	К кому применима	Последствия воздействия лучей
20	Категория А (подвергаются облучению по ходу выполнения норм труда)	Не оказывает неблагоприятного воздействия на организм (современная медицинская аппаратура изменений не обнаруживает)
5	Население санитарно-защищенных зон и категория Б облучаемых лиц
Эквивалентная доза
150	Категория А, область хрусталика глаза
500	Категория А, ткань кожи, кистей и стоп
15	Категория Б и население санитарно-защищенных зон, область хрусталика глаза
50	Категория Б и население санитарно-защищенных зон, ткань кожи, кистей и стоп

Как видно из таблицы, допустимая доза облучения в год для работников вредных производств и АЭС сильно отличается от показателей, выведенных для населения санитарно-защищенных зон. Все дело в том, что при длительном поглощении допустимого ионизирующего излучения организм справляется со своевременным восстановлением клеток без нарушения здоровья.

Смертельная доза

В одном из произведений Бориса Акунина рассказывается об острове Ханаан. Святые отшельники не подозревали, что охраняемый ими «кус сферы небесной» — метеорит, угодивший в месторождение урана. Излучение этого природного делителя приводило к смерти через год.

Но один из «охранников» отличался богатырским здоровьем – он позже других полностью облысел, и прожил в два раза дольше, чем прочие.

Этот литературный пример четко показывает, насколько вариативным может быть ответ на вопрос, какова смертельная доза радиации для человека.

Существуют такие цифры:

1. Смерть – свыше 10 Гр (10 Зв, или 10000 мЗв).
2. Угроза для жизни – дозировка более 3000 мЗв.
3. Лучевую болезнь вызовет более 1000 мЗв (или 1 Зв, или 1 Гр).
4. Риск различных заболеваний, в том числе раковых – более 200 мЗв. До 1000 мЗв говорят о лучевой травме.

Однократное облучение приведет к:

• 2 Зв (200 Р) – снижение лимфоцитов в крови на 2 недели.
• 3-5 Зв – выпадение волос, облезание кожи, необратимое бесплодие, 3,5 Зв – у мужчин временно исчезают сперматозоиды, при 5,5 – навсегда.
• 6-10 Зв – смертельное поражение, в лучшем случае еще несколько лет жизни с очень тяжелой симптоматикой.
• 10-80 Зв – кома, смерть через 5-30 мин.
• От 80 Зв – смерть мгновенно.

Смертность при лучевой болезни зависит от полученной дозы и состояния здоровья, при облучении более 4,5 Гр смертность – 50%. Также лучевую болезнь подразделяют на различные формы, в зависимости от полученного количества Зв.

Имеет значение и вид облучения (гамма, бета, альфа), время облучения (большая мощность в короткий промежуток или та же самая небольшими порциями), какие именно участки тела подверглись облучению, или оно было равномерным.

Ориентируйтесь на приведенные выше цифры и помните о важнейшем правиле безопасности – здравом смысле.

Естественная радиация

Это радиация, создаваемая солнечным, космическим излучением, а также из природных источников. Она воздействует на живые организмы непрерывно.

Биологические объекты, предположительно, к нему адаптированы. К ней не относятся скачки радиации, возникающие из-за деятельности, осуществляемой на планете людьми.

Когда говорят безопасная доза радиации, имеют в виду именно естественный фон. В какой бы зоне человек ни находился, он получает в среднем 2400 мкЗв/год из воздуха, космоса, земли, продуктов питания.

Внимание:

1. Естественный фон – 4-15 мкР/час. На территории бывшего Союза уровень радиации колеблется от 5 до 25 мкР/ч.
2. Допустимый фон – 16-60 мкР/час.

Космическое излучение неравномерно охватывает земной шар, нормальная интенсивность на полюсах – выше (магнитное поле земли на экваторе сильнее отклоняет заряженные частицы). А также допустимый уровень зависит от высоты над уровнем моря (экспозиционная доза солнечного излучения на высоте 10 км над уровнем моря – 0,2 мбэр/час, на высоте 20 км – 1,6).

Определённое количество получает человек при авиаперелетах: при длительности 7-8 часов на высоте 8 км на турбовинтовом самолете со скоростью ниже скорости звука доза облучения составит 50 мкЗв.

Внимание: влияние радиоактивного излучения на живые организмы полностью еще не изучено. Малые дозы не вызывают явных, доступных для наблюдения и изучения симптомов, хотя, вероятно, оказывают отложенный, системный эффект

Вопрос влияния небольших количеств является спорным, одни специалисты утверждают, что к естественному фону человек адаптирован, другие считают, что абсолютно безопасным нельзя считать ни один предел, в том числе нормальный радиационный фон.

Что такое радиация

Краткий ликбез для тех, кто забыл уроки физики. Очень обобщенно. 

Радиоактивность – способность некоторых химических элементов к распаду. Нестабильные ядра распадаются на элементарные частицы и ядерные фрагменты:

Суть ионизирующего излучения – в способности ионизировать вещества, создавать внутри них новые заряженные частицы. Ионизирующее излучение часто называют радиацией, но это обобщение. Например, видимый свет и ультрафиолет – тоже радиация, но эти лучи не ионизируют. 

Излучение существует ровно до того момента, как его поглотит вещество. И если тяжелые альфа-частицы тормозит даже воздух и задерживает бумага, а от бета-излучения защищает специальная одежда или слой пластика, то с гамма-излучением это не работает. Частицы остановит только толстый слой свинца, почвы, бетона и т.д. 

Радиоактивные частицы могут попасть в организм разными путями: например, с грязью, питьевой водой, продуктами или воздухом, который мы вдыхаем, проникают через кожу. Ветер способен переносить радиоактивные частицы на сотни километров. 

Ионизирующее излучение повреждает живые клетки. Результат облучения – злокачественные опухоли, нарушение обмена веществ, лучевая болезнь, ожоги, катаракта, бесплодие и ещё сотни диагнозов. Особенно опасно гамма-излучение – от него очень сложно защититься. 

Источники ионизирующего излучения

Природные источники ионизирующего излучения:

• Спонтанный радиоактивный распад радионуклидов.
• Термоядерные реакции, например, на Солнце.
• Индуцированные ядерные реакции в результате попадания в ядро высокоэнергетичных элементарных частиц или слияния ядер.
• Космические лучи.

Искусственные источники ионизирующего излучения:

• Искусственные радионуклиды.
• Ядерные реакторы.
• Ускорители элементарных частиц (генерируют потоки заряженных частиц, а также тормозное фотонное излучение

  Рентгеновский аппарат как разновидность ускорителей, генерирует тормозное рентгеновское излучение.

  ).

Наведённая радиоактивность

Многие стабильные атомы в результате облучения и соответствующей индуцированной ядерной реакции превращаются в нестабильные изотопы. В результате такого облучения стабильное вещество становится радиоактивным, причём тип вторичного ионизирующего излучения будет отличаться от первоначального облучения. Наиболее ярко такой эффект проявляется после нейтронного облучения.

Цепочка ядерных превращений

В процессе ядерного распада или синтеза возникают новые нуклиды, которые также могут быть нестабильны. В результате возникает цепочка ядерных превращений. Каждое превращение имеет свою вероятность и свой набор ионизирующих излучений. В результате интенсивность и характер излучений радиоактивного источника может значительно меняться со временем.

Естественная радиоактивность

Естественная радиация была всегда: до появления человека, и даже нашей планеты. Радиоактивно всё, что нас окружает: почва, вода, растения и животные. В зависимости от региона планеты уровень естественной радиоактивности может колебаться от 5 до 20 микрорентген в час (20 мкР/ч = 0.20 мкЗв/ч). По сложившемуся мнению, такой уровень радиации не опасен для человека и животных, хотя эта точка зрения неоднозначна, так как многие ученые утверждают, что радиация даже в малых дозах приводит к раку и мутациям. Правда, в связи с тем, что повлиять на естественный уровень радиации мы практически не можем, нужно стараться максимально оградить себя от факторов, приводящих к значительному превышению допустимых значений.

Вспышки на солнце — один из источников«естественного» радиационного фона	Уровень радиации в салоне самолетана высоте 10 000 м превышает естественный в 10 раз

Откуда же берется естественная радиоактивность? Существует три основных источника:

1. Космическое излучение и солнечная радиация — это источники колоссальной мощности, которые в мгновение ока могут уничтожить и Землю, и всё живое на ней. К счастью, от этого вида радиации у нас есть надёжный защитник — атмосфера. Впрочем, интенсивная человеческая деятельность приводит к появлению озоновых дыр и истончению естественной оболочки, поэтому не следует слишком долго находиться под воздействием прямых солнечных лучей. Интенсивность влияния космического излучения зависит от высоты над уровнем моря и широты. Чем выше Вы над Землей, тем интенсивнее космическое излучение, с каждой 1000 метров сила воздействия удваивается, а на экваторе уровень излучения гораздо сильнее, чем на полюсах.

Ученые отмечают, что именно с проявлением космической радиации связаны частые случаи бесплодия у стюардесс, которые основное рабочее время проводят на высоте более десяти тысяч метров. Впрочем, обычным гражданам, не увлекающимся частыми перелетами, волноваться о космическом излучении не стоит.

Источники попадания радона в дома и квартиры	Соотношение естественных источников радиации

2. Излучение земной коры. Помимо космического излучения радиоактивна и сама наша планета. В её поверхности содержится много минералов, хранящих следы радиоактивного прошлого Земли: гранит, глинозём и т.п. Сами по себе они представляют опасность лишь вблизи месторождений, однако человеческая деятельность ведёт к тому, что радиоактивные частицы попадают в наши дома в виде стройматериалов, в атмосферу после сжигания угля, на участок в виде фосфорных удобрений, а затем и к нам на стол в виде продуктов питания. Известно, что в кирпичном или панельном доме уровень радиации может быть в несколько раз выше, чем естественный фон данной местности. Таким образом, хотя здание и может в значительной мере уберечь нас от космического излучения, но естественный фон легко превышается при использовании опасных материалов.

Человек подвергается облучению двумя способами. Радиоактивные вещества могут находиться вне организма и облучать его снаружи; в этом случае говорят о внешнем облучении. Или же они могут оказаться в воздухе, которым дышит человек, в пище или в воде и попасть внутрь организма. Такой способ облучения называют внутренним.

Накопление радона в разных комнатах

Радон активно поступает в наши дома с бытовым газом, водопроводной водой (особенно, если её добывают из очень глубоких скважин), или же просто просачивается через микротрещины почвы, накапливаясь в подвалах и на нижних этажах. Снизить содержание радона, в отличие от других источников радиации, очень просто: достаточно регулярно проветривать помещение и концентрация опасного газа уменьшится в несколько раз.

Какое влияние радиации на человека

Радиационное излучение опасно для здоровья. Вредные волны нарушают работу внутренних органов и систем. Что происходит при заражении, какие симптомы проявляются у человека?

Изменения:

• Развитие онкологических заболеваний;
• Изменение состава крови;
• Ослабление иммунной системы;
• Нарушение метаболизма;
• Проблемы с костями;
• Сбои репродуктивной функции;
• Болезнь зрительной системы;
• Поражения кожного покрова.

Облучение радиоактивными волнами негативно сказывается на детях, беременных женщинах и пожилых. У взрослых людей иммунная система крепче, однако превышение допустимой нормы приводит к серьезным заболеваниям.

Радиационное излучение оказывает влияние на молекулы организма. Образующиеся в процессе свободные радикалы разрушают окружающие ткани. В серьезных случаях возможно поражение нервных клеток, изменяется ДНК, возникают разные мутации.

Воздействие радиации провоцирует быстрый износ клеток, ускорение процесса старения.

Влияние радиации на человека

Радиация и ее влияние на человека может вызывать серьезные нарушения в здоровье. Поражение касается не только организма того, кто подвергся облучению, но и следующих поколений, так как радиация влияет на генетический аппарат. Поэтому радиоактивное влияние имеет два эффекта:

• Соматический – возникают такие заболевания, как лейкозы, онкологические образования органов, локальные лучевые поражения и лучевая болезнь.
• Генетический – приводит к генным мутациям и изменениям структуры хромосом.

Облучение хронического характера несет меньшую нагрузку на организм, чем разовое в той же дозе, ведь успевают происходить восстановительные процессы. Скапливание радионуклидов в организме происходит неравномерно. Более всего страдают дыхательные и пищеварительные органы, через которые в организм проникают радионуклиды, печень и щитовидная железа. Среди онкологий, вызванных радиацией, наиболее распространены рак щитовидки и молочной железы.

Лучевой лейкоз, то есть рак крови, может обнаружиться по прошествии четырех-десяти лет после облучения. Он особо опасен для тех, кто еще не достиг пятнадцатилетнего возраста. То, что радиация может приводить к этой болезни, свидетельствует ее рост у жителей Хиросимы и Нагасаки. Кроме того, было подмечено, что смертность среди рентгенологов увеличена именно по причине лейкоза.

Облучение радиацией также чревато онкологией легких. В частности, диагноз распространен среди шахтеров, работающих на урановых рудниках.

Самым известным последствием радиационного действия является лучевая болезнь. Ее провоцируют как разовые облучения, так и хронические. Большие дозы могут привести к летальному исходу.

Мутации, которые проходят в генетическом аппарате в следствие облучения, на данный момент изучены не достаточно. Это обусловлено тем, что они способны проявляться через многие годы в разных поколениях. Тогда становится трудно доказать, по какой именно причине произошла та или иная мутация.

Иногда они проявляются сразу. Такие мутации называют доминантными. Существуют рецессивные мутации, дающие знать о себе через поколения. Хотя они могут не выявиться в новых поколениях вообще. Мутации выявляются физическими или психическими нарушениями в здоровье потомков. Для этого поврежденному гену нужно соединиться с геном, обладающим одинаковым с ним повреждением.

При внешних облучениях появляются ожоги кожных и слизистых покровов, разные по степеням тяжести.

Бета-распад.

Бета-распад наблюдается как у тяжелых, так и у легких ядер, например, у трития. Эти легкие частицы (быстрые электроны) обладают более высокой проникающей способностью. Так, в воздухе b-частицы могут пролететь несколько десятков сантиметров, в жидких и твердых веществах – от долей миллиметра до примерно 1 см. В отличие от a-частиц, энергетический спектр b-лучей не дискретный. Энергия вылетающих из ядра электронов может меняться почти от нуля до некоторого максимального значения, характерного для данного радионуклида. Обычно средняя энергия b-частиц намного меньше, чем у a-частиц; например, энергия b-излучения 228Ra составляет 0,04 МэВ. Но бывают и исключения; так b-излучение короткоживущего нуклида 11Ве несет энергию 11,5 МэВ. Долго было неясно, каким образом из одинаковых атомов одного и того же элемента вылетают частицы с разной скоростью. Когда же стало известно понятно строение атома и атомного ядра, появилась новая загадка: откуда вообще берутся вылетающие из ядра b-частицы – ведь в ядре никаких электронов нет. После того как в 1932 английский физик Джеймс Чедвиком открыл нейтрон, отечественные физики Дмитрий Дмитриевич Иваненко (1904–1994) и Игорь Евгеньевич Тамм и независимо немецкий физик Вернер Гейзенберг предположили, что атомные ядра состоят из протонов и нейтронов. В таком случае b-частицы должны образоваться в результате внутриядерного процесса превращения нейтрона в протон и электрон: n p + e. Масса нейтрона немного превышает суммарную массу протона и электрона, избыток массы, в соответствии с формулой Эйнштейна E = mc2, дает кинетическую энергию вылетающего из ядра электрона, поэтому b-распад наблюдается, в основном, у ядер с избыточным числом нейтронов. Например, нуклид 226Ra – a-излучатель, а все более тяжелые изотопы радия (227Ra, 228Ra, 229Ra и 230Ra) – b-излучатели.

Оставалось выяснить, почему b-частицы, в отличие от a-частиц, имеют сплошной спектр энергии, это означало, что одни из них обладают очень малой энергией, а другие – очень большой (и при этом движутся со скоростью, близкую к скорости света). Более того, суммарная энергия всех этих электронов (она была измерена с помощью калориметра) оказалась меньше, чем разность энергии исходного ядра и продукта его распада. Снова физики с толкнулись с «нарушением» закона сохранения энергии: часть энергии исходного ядра непонятно куда исчезала. Незыблемый физический закон «спас» в 1931 швейцарский физик Вольфганг Паули, который предположил, что при b-распаде из ядра вылетают две частицы: электрон и гипотетическая нейтральная частица – нейтрино с почти нулевой массой, которая и уносит избыток энергии. Непрерывный спектр b-излучения объясняется распределением энергии между электронами и этой частицей. Нейтрино (как потом оказалось, при b-распаде образуется так называемое электронное антинейтрино ) очень слабо взаимодействует с веществом (например, легко пронзает по диаметру земной шар и даже огромную звезду) и потому долго не обнаруживалось – экспериментально свободные нейтрино были зарегистрированы только в 1956 г. Таким образом, уточненная схема бета-распада такова: n p + . Количественную теорию b-распада на основе представлений Паули о нейтрино разработал в 1933 итальянский физик Энрико Ферми, он же предложил название нейтрино (по-итальянски «нейтрончик»).

Превращение нейтрона в протон при b-распаде практически не изменяет массу нуклида, но увеличивает заряд ядра на единицу. Следовательно, образуется новый элемент, смещенный в периодической таблице на одну клетку вправо, например: , , и т.д. (одновременно из ядра вылетают электрон и антинейтрино).