भौतिकी (Physics) – अध्याय 19 :- रेडियोसक्रियता (Radioactivity)

रेडियोसक्रियता एवं संबंधित सिद्धांतों का सारांश

1. रेडियोसक्रियता (Radioactivity) का परिचय

रेडियोसक्रियता वह प्रक्रिया है जिसमें अस्थिर नाभिक स्वतः ही ऊर्जा के साथ कणों या विकिरणों का उत्सर्जन करता है। इस प्रक्रिया में नए तत्त्व या समस्थानिक बन सकते हैं। इसे हेनरी बैकेरल ने 1896 में खोजा था और बाद में मैडम क्यूरी एवं पियरे क्यूरी ने इसे विस्तार से अध्ययन किया।

2. रेडियोसक्रिय किरणों के प्रकार

रेडियोसक्रिय पदार्थ मुख्य रूप से तीन प्रकार की किरणों का उत्सर्जन करते हैं:

1. अल्फा (α) किरणें
   • यह हीलियम (He²⁺) नाभिक होते हैं।
   • इनमें 2 प्रोटॉन और 2 न्यूट्रॉन होते हैं।
   • ये भारी और धीमी गति से चलने वाली कणिकाएँ होती हैं।
   • यह कागज की शीट से भी अवरुद्ध हो सकती हैं।
   • इनका आयनीकरण क्षमता अधिक होती है, लेकिन प्रवेश क्षमता कम होती है।
2. बीटा (β) किरणें
   • यह उच्च ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन या पॉज़िट्रॉन होते हैं।
   • यह एक न्यूट्रॉन के विखंडन से उत्पन्न होते हैं।
   • इनमें द्रव्यमान बहुत कम होता है।
   • यह एल्यूमिनियम की पतली प्लेट से अवरुद्ध की जा सकती हैं।
   • इनकी प्रवेश क्षमता अल्फा कणों से अधिक होती है।
3. गामा (γ) किरणें
   • यह विद्युतचुंबकीय तरंगें होती हैं, जिनमें कोई द्रव्यमान या आवेश नहीं होता।
   • इनकी वेवलेंथ बहुत कम होती है, और ऊर्जा अत्यधिक होती है।
   • यह सीसे (lead) या कंक्रीट की मोटी परत से ही अवरुद्ध की जा सकती हैं।
   • इनमें प्रवेश क्षमता अत्यधिक होती है और आयनीकरण क्षमता सबसे कम होती है।

3. वर्ग विस्थापन नियम (Displacement Law) या सोडी-फॉजन नियम

सोडी और फॉजन ने वर्ग विस्थापन नियम दिया, जो यह दर्शाता है कि रेडियोधर्मी विघटन में नए तत्व बनते हैं और उनके स्थानांतरण का एक निश्चित नियम होता है।

• अल्फा विघटन (α-decay)
  • यदि कोई नाभिक अल्फा कण उत्सर्जित करता है, तो उसकी परमाणु संख्या (Z) 2 से घट जाती है और द्रव्यमान संख्या (A) 4 से घट जाती है।
  • उदाहरण: ₉₂²³⁸U→₉₀²³⁴Th+₂⁴He
• बीटा विघटन (β-decay)
  • बीटा कण के उत्सर्जन से नाभिक में एक न्यूट्रॉन प्रोटॉन में बदल जाता है।
  • परमाणु संख्या (Z) 1 बढ़ जाती है, लेकिन द्रव्यमान संख्या (A) अपरिवर्तित रहती है।
  • उदाहरण: ₆¹⁴C→₇¹⁴N+β⁻

4. अभ्रकोष्ठ (Cloud Chamber)

• यह एक उपकरण है जिसका उपयोग रेडियोधर्मी विकिरणों की उपस्थिति और उनकी पथ (trajectory) को देखने के लिए किया जाता है।
• इसे विल्सन अभ्रकोष्ठ (Wilson Cloud Chamber) भी कहा जाता है।
• इसमें उच्च दबाव वाली ठंडी वाष्प होती है जो चार्ज्ड कणों के प्रभाव से संघनित होकर उनकी पथ को दृश्य बनाती है।

5. द्रव्यमान-ऊर्जा संबंध (Mass-Energy Relation)

• अल्बर्ट आइंस्टीन ने 1905 में प्रसिद्ध E = mc² समीकरण दिया, जो द्रव्यमान और ऊर्जा के संबंध को दर्शाता है।
• जब कोई परमाणु विखंडन (fission) या संलयन (fusion) होता है, तो द्रव्यमान का कुछ भाग ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है।
• उदाहरण: परमाणु बम और हाइड्रोजन बम में यही सिद्धांत लागू होता है।

6. रेडियोसक्रियता के अनुप्रयोग

1. चिकित्सा क्षेत्र में – कैंसर के उपचार (रेडियोथेरेपी), एक्स-रे, MRI, CT स्कैन।
2. ऊर्जा उत्पादन में – परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में।
3. डेटिंग तकनीकों में – कार्बन डेटिंग के माध्यम से प्राचीन अवशेषों की आयु निर्धारण।
4. औद्योगिक अनुप्रयोगों में – मटेरियल टेस्टिंग, खाद्य संरक्षण।

रेडियोसक्रियता एवं संबंधित विषयों पर 100 महत्वपूर्ण वस्तुनिष्ठ प्रश्न उत्तर सहित

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• रेडियोसक्रियता की खोज किसने की थी?
  हेनरी बैकेरल
• रेडियोसक्रियता किस प्रकार की प्रक्रिया है?
  भौतिक
• निम्नलिखित में से कौन-सा रेडियोधर्मी तत्व नहीं है?
  आयरन
• रेडियोसक्रिय पदार्थ किस प्रकार की किरणें उत्सर्जित करते हैं?
  अल्फा, बीटा और गामा किरणें
• गामा किरणों की प्रकृति क्या होती है?
  विद्युतचुंबकीय तरंग

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• अल्फा कण किससे मिलकर बने होते हैं?
  2 प्रोटॉन और 2 न्यूट्रॉन
• बीटा किरणें वास्तव में क्या होती हैं?
  इलेक्ट्रॉन या पॉज़िट्रॉन
• गामा किरणें किस परिघटना के कारण उत्पन्न होती हैं?
  ऊर्जावान परमाणु नाभिक का पुनर्गठन
• बीटा कणों की प्रवेश क्षमता अधिक होती है क्योंकि…
  वे छोटे और तीव्रगति वाले होते हैं
• अल्फा कणों की प्रवेश क्षमता सबसे कम होती है क्योंकि…
  वे बहुत भारी होते हैं और शीघ्र ऊर्जा खो देते हैं

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• सोडी-फॉजन नियम का मुख्य सिद्धांत क्या है?
  परमाणु संख्या में परिवर्तन
• जब कोई तत्व अल्फा कण उत्सर्जित करता है, तो…
  परमाणु संख्या 2 घट जाती है
• जब कोई तत्व बीटा कण उत्सर्जित करता है, तो…
  परमाणु संख्या 1 बढ़ जाती है
• अल्फा क्षय के दौरान द्रव्यमान संख्या कितनी कम होती है?
  4
• बीटा क्षय में कौन-सा कण न्यूट्रॉन से निकलता है?
  इलेक्ट्रॉन

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• विल्सन अभ्रकोष्ठ का उपयोग किसके अध्ययन के लिए किया जाता है?
  आवेशित कणों की गति
• आइंस्टीन का प्रसिद्ध समीकरण कौन-सा है?
  E = mc²
• नाभिकीय अभिक्रिया में ऊर्जा उत्सर्जन किस कारण होता है?
  द्रव्यमान में कमी
• किस ऊर्जा स्रोत में E = mc² सिद्धांत का प्रयोग होता है?
  परमाणु ऊर्जा
• कार्बन डेटिंग में किस समस्थानिक का उपयोग होता है?
  कार्बन-14

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• रेडियोसक्रियता का उपयोग किस क्षेत्र में किया जाता है?
  चिकित्सा, उद्योग, कृषि
• कैंसर के इलाज में कौन-सी रेडियोधर्मी विधि उपयोगी है?
  रेडियोथेरेपी
• परमाणु बम किस सिद्धांत पर कार्य करता है?
  नाभिकीय विखंडन
• परमाणु ऊर्जा संयंत्र में कौन-सा तत्व मुख्य रूप से उपयोग किया जाता है?
  यूरेनियम-235
• रेडियोधर्मी उत्सर्जन से बचाव के लिए किस सामग्री का प्रयोग किया जाता है?
  सीसा

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• यूरेनियम-235 का उपयोग किसके लिए किया जाता है?
  परमाणु ऊर्जा उत्पादन
• प्लूटोनियम-239 किसके निर्माण में उपयोग किया जाता है?
  परमाणु बम
• थोरियम का मुख्य स्रोत कौन-सा है?
  मोनाज़ाइट रेत
• कोबाल्ट-60 का उपयोग किसमें किया जाता है?
  कैंसर चिकित्सा
• कार्बन-14 किसके लिए उपयोग किया जाता है?
  पुरातात्विक काल निर्धारण (Carbon Dating)

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• रेडियोधर्मी विघटन किस क्रम का होता है?
  प्रथम क्रम (First Order)
• रेडियोसक्रिय तत्वों का विघटन किस सिद्धांत का पालन करता है?
  यादृच्छिकता (Randomness)
• कौन-सा नियम रेडियोसक्रिय विघटन को नियंत्रित करता है?
  वर्ग विस्थापन नियम (सोडी-फॉजन नियम)
• अल्फा क्षय में किसका ह्रास होता है?
  परमाणु संख्या 2 से घटती है और द्रव्यमान संख्या 4 से घटती है
• रेडियोसक्रिय पदार्थों का अर्धायु काल किस पर निर्भर करता है?
  तत्व के प्रकार पर

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• अर्धायु काल किसे दर्शाता है?
  किसी तत्व की मात्रा के आधे भाग के विघटन के लिए आवश्यक समय
• तत्वों का अर्धायु काल किस प्रकार की मात्रा है?
  निश्चित मात्रा
• यदि किसी तत्व का अर्धायु काल 10 दिन है, तो 40 दिन बाद उसकी कितनी मात्रा बची होगी?
  1/16
• यदि किसी तत्व का अर्धायु काल 5 दिन है और प्रारंभिक द्रव्यमान 100g था, तो 15 दिन बाद कितना बचेगा?
  12.5g
• रेडियोसक्रियता की SI इकाई क्या है?
  बेकरल (Becquerel)

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• गामा किरणों से बचाव के लिए कौन-सा पदार्थ सबसे प्रभावी है?
  सीसा
• रेडियोसक्रियता के कारण कौन-सा रोग हो सकता है?
  कैंसर
• परमाणु विकिरण का मानव शरीर पर क्या प्रभाव पड़ता है?
  DNA क्षति, कोशिकीय विकार, कैंसर
• विकिरण से बचाव के लिए कौन-से उपकरणों का उपयोग किया जाता है?
  गीगर-मुलर काउंटर
• विकिरण मापन की इकाई क्या है?
  सिवर्ट (Sievert)

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• रेडियोसक्रिय समस्थानिकों का उपयोग कहाँ किया जाता है?
  चिकित्सा, कृषि, उद्योग
• रेडियोसक्रियता का उपयोग किस क्षेत्र में नहीं किया जाता?
  संगीत उद्योग
• परमाणु ऊर्जा का मुख्य स्रोत क्या है?
  यूरेनियम-235 का विखंडन
• X-किरणों की खोज किसने की थी?
  विल्हेम रोएंटजन
• गामा विकिरण का मुख्य उपयोग क्या है?
  कैंसर चिकित्सा

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• नाभिकीय संलयन कहाँ होता है?
  सूर्य में
• नाभिकीय संलयन में कौन-से तत्व मिलकर ऊष्मा उत्पन्न करते हैं?
  हाइड्रोजन और ड्यूटेरियम
• नाभिकीय संलयन द्वारा ऊर्जा उत्पादन में मुख्य समस्या क्या है?
  उच्च तापमान आवश्यक होता है
• भारत में पहला परमाणु ऊर्जा संयंत्र कहाँ स्थित है?
  तारापुर (महाराष्ट्र)
• भारत में पहला परमाणु परीक्षण कब और कहाँ किया गया था?
  1974, पोखरण (राजस्थान)

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• रेडियोसक्रियता किसके द्वारा मापी जाती है?
  गीगर-मुलर काउंटर
• परमाणु कचरे को सुरक्षित रखने के लिए क्या किया जाता है?
  गहरे भूमिगत भंडारण
• कौन-सा देश परमाणु ऊर्जा उत्पादन में अग्रणी है?
  फ्रांस
• कौन-सा तत्व सबसे अधिक रेडियोसक्रिय है?
  प्लूटोनियम-239
• रेडियोसक्रियता की खोज कब हुई थी?
  1896

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• रेडियोसक्रियता की खोज किसने की थी?
  हेनरी बैकेरल
• पोलोनियम और रेडियम की खोज किसने की थी?
  मैरी क्यूरी और पियरे क्यूरी
• नाभिकीय संलयन की प्रक्रिया की खोज किसने की थी?
  हंस बेटे
• पहला परमाणु बम किस वैज्ञानिक परियोजना के तहत विकसित किया गया था?
  मैनहट्टन प्रोजेक्ट
• पहला परमाणु रिएक्टर किसने बनाया था?
  एन्‍रिको फर्मी

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• कौन-सा समस्थानिक कैंसर उपचार में उपयोग किया जाता है?
  कोबाल्ट-60
• रेडियोआइसोटोप थेरेपी किसका उपचार करने के लिए उपयोगी है?
  थायरॉयड विकार
• MRI स्कैन में कौन-सी किरणों का उपयोग किया जाता है?
  रेडियो तरंगें और चुंबकीय क्षेत्र
• CT स्कैन में कौन-सी तकनीक का प्रयोग होता है?
  X-किरणें
• रेडियोधर्मी समस्थानिकों का उपयोग कौन-सी बीमारी के निदान में किया जाता है?
  हृदय रोग और कैंसर

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• पहला परमाणु बम कब और कहाँ गिराया गया था?
  1945, हिरोशिमा और नागासाकी
• हाइड्रोजन बम का सिद्धांत किस पर आधारित है?
  नाभिकीय संलयन
• पहला हाइड्रोजन बम कब परीक्षण किया गया था?
  1952
• भारत का दूसरा परमाणु परीक्षण कब हुआ था?
  1998, पोखरण-II
• परमाणु बम बनाने में मुख्य रूप से कौन-से तत्व उपयोग किए जाते हैं?
  यूरेनियम-235 और प्लूटोनियम-239

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• भारत का सबसे बड़ा परमाणु ऊर्जा संयंत्र कौन-सा है?
  कुडनकुलम (तमिलनाडु)
• कौन-सा संगठन भारत में परमाणु ऊर्जा संयंत्रों को नियंत्रित करता है?
  भाभा परमाणु अनुसंधान केंद्र (BARC)
• परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में विकिरण रिसाव को रोकने के लिए कौन-सी गैस उपयोगी होती है?
  बोरोन गैस
• चेरनोबिल परमाणु दुर्घटना किस वर्ष हुई थी?
  1986
• फुकुशिमा परमाणु दुर्घटना किस देश में हुई थी?
  जापान

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• कौन-सा तत्व प्राकृतिक रूप से सबसे अधिक रेडियोधर्मी होता है?
  रेडॉन
• कौन-सा परमाणु ईंधन ब्रे़डर रिएक्टर में उपयोग होता है?
  थोरियम-232
• किस वैज्ञानिक ने पहली बार नाभिकीय विखंडन किया था?
  ओट्टो हान
• भारत में पहला ब्रेडर रिएक्टर कहाँ स्थित है?
  कल्पक्कम (तमिलनाडु)
• सबसे लंबा अर्धायु काल किस समस्थानिक का होता है?
  यूरेनियम-238

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