放射性到底是什么？又和哪些因素有关？

什么是放射性？

要搞清楚这个问题，我们就得先从“放射性”自身的定义入手。放射性是指：

元素从不稳定的原子核自发地放出射线，比较常见的有α射线、β射线、γ射线等，而衰变形成新的，稳定的，元素的原子（衰变产物）而停止放射的现象。

这其实是一种随机现象。科学家发现原子序数高于83的元素原子都具有放射性。低于83的，有一些元素原子也有。

我们可以把α射线、β射线、γ射线的过程简单地讲一下：

α射线是指原子量较大的元素原子的原子核放出一个氦核，变成一个原子量较小的元素原子，这个α射线就是氦核。

β射线是指原子核放出一个电子和中微子，抓变成另外一个种原子核的过程。这里的β射线就是电子束。

γ射线是指原子发生衰变时，为了稳定下来，放出的能量。

那α射线、β射线、γ射线和那些因素有关系呢？

其实这三者应该分开说，它们并不是一个问题。

α射线和强相互作用

α射线来自于α衰变。这个α射线其实是氦核，它是由两个质子和中子组成的。当原子核放出一个氦核后，原子序就会减少两个单位。我们最常见的其实就是铀-238通过α衰变形成钍-234。

那α衰变是咋回事呢？

实际上，α衰变是一种核裂变，这当中涉及到α粒子的隧穿效应。

我们要知道的是，之所以能够形成原子核，主要依赖强相互作用和弱相互作用。其中强相互作用分两种，

一种是胶子束缚胶子形成质子和中子。胶子就好像是绳子，而夸克就好像是小球，胶子把夸克拴在了一起。

另外一种强相互作用是介子把质子和中子束缚在原子核内。前一种强相互租用特别强，而后一种相对要弱不少。

当一个原子核不够稳定时，介子传递的这种强相互作用就无法束缚住质子和中子，于是就会发生α衰变。

β射线和弱相互作用

强相互作用被我们称为强核力，而弱相互作用被我们称为弱核力。β射线其实就和弱相互作用有关。这里指的是原子核内的中子在弱相互作用下发生衰变，衰变成一个质子、一个电子、中微子。根据粒子物理标准模型，传递弱相互作用的是W玻色子和Z玻色子。

常见的有碳14原子发生β衰变，变成氦原子，并释放出电子和反中微子。

γ射线与能量最低原理

在发生衰变的同时，为了稳定下来，都会释放出能量，这就是γ射线。那么问题来了，为什么总是要放出能量呢？

实际上，包括前面的β衰变以及γ射线，它们都遵循着同一个原理，我们都管整个原理叫做能量最低原理。

那什么是能量最低原理呢？

说白了就是万物都是比较懒的，都趋向于稳定，所以常常会通过放出能量，让自己稳定下来。

我们可以从重新看一下β衰变，通过爱因斯坦的质能等价，我们知道质量里有能量，能量有质量，它们是一个东西。

而中子的质量正好要比质子、电子、中微子的质量要大，因此对应到能量，中子所有的能量就要比质子、电子、中微子对应的能量要高。根据能量最低原理，要从高能量状态向低能量状态转移，因此才会发生。反之，质子要和电子反应生成中子实际上是非常难的，需要有能量输入，否则根本做不到。

结合爱因斯坦狭义相对论的质能等价，放出γ射线说白了就是要从不稳定高能量状态转变为稳定的低能量状态。

α衰变之所以不容易发生其实也在这里，所以α衰变一般要有隧穿效应的因素，隧穿效应其实是微观世界一种区别于宏观的现象，在宏观低速的情况下，你几乎不可能直接穿过势能壁垒，但微观世界并不是这样，而是有一定的概率穿过势能壁垒发生反应。

最后，最后我们来总结一下：

放射指的是原子通过衰变，形成新的、稳定的元素的原子的过程，不过这是一个随机事件。

α衰变和隧穿效应、强相互作用作用有关；

β衰变和弱相互作用、能量最低原理有关；

γ射线则和能量最低原理有关。