2) альфа-распад (+)
3) аннигиляция
4) гамма-распад
Альфа-распад представляет собой самопроизвольное превращение нестабильного тяжёлого ядра с испусканием альфа-частицы — ядра гелия-4, состоящего из двух протонов и двух нейтронов. Поэтому дочернее ядро содержит на четыре нуклона меньше, а его заряд уменьшается на две единицы: AZX → A−4Z−2Y + 42He. Такой распад характерен преимущественно для тяжёлых радионуклидов, у которых уменьшение размеров и заряда ядра приводит к энергетически более устойчивому состоянию.
Альфа-частицы обладают высокой линейной передачей энергии и создают плотную ионизацию вещества вдоль короткого пробега. Их проникающая способность невелика: во внешней среде они задерживаются листом бумаги или поверхностным слоем кожи, однако при поступлении альфа-излучателя внутрь организма способны вызывать выраженное локальное повреждение тканей. Это свойство используется в таргетной альфа-терапии, где радионуклид доставляется преимущественно к опухолевым клеткам и формирует интенсивное цитотоксическое воздействие в пределах нескольких клеточных диаметров.
| Процесс | Испускаемая частица или квант | Изменение массового числа | Изменение атомного номера | Отличительный признак |
|---|---|---|---|---|
| Альфа-распад | Ядро гелия-4: 2 протона и 2 нейтрона | Уменьшается на 4 | Уменьшается на 2 | Высокая ионизирующая способность и короткий пробег в тканях |
| Бета-минус-распад | Электрон и антинейтрино | Не изменяется | Увеличивается на 1 | Нейтрон превращается в протон |
| Бета-плюс-распад | Позитрон и нейтрино | Не изменяется | Уменьшается на 1 | Позитрон впоследствии аннигилирует с электроном |
| Электронный захват | Характеристическое рентгеновское излучение или электроны Оже | Не изменяется | Уменьшается на 1 | Ядро захватывает электрон внутренней оболочки |
| Гамма-распад | Гамма-квант | Не изменяется | Не изменяется | Ядро переходит из возбуждённого состояния в более низкое энергетическое состояние |
| Аннигиляция | Обычно два фотона по 511 кэВ | Не применимо | Не применимо | Является взаимодействием позитрона с электроном, а не самостоятельным видом ядерного распада |
Ключевым критерием распознавания альфа-распада является одновременное уменьшение массового числа на четыре и заряда ядра на две единицы. В радиационной защите особое значение имеет путь поступления альфа-излучателя: внешнее облучение обычно ограничено, тогда как ингаляция, проглатывание или введение радиофармпрепарата создают значимую внутреннюю дозу. Высокая относительная биологическая эффективность альфа-излучения обусловлена плотным образованием ионных пар и сложных повреждений ДНК. Контролируемое применение этого эффекта лежит в основе современных методов радионуклидной терапии отдельных злокачественных новообразований.