Các quá trình phân rã phóng xạ và các tính toán lý thuyết liên quan đến xác suất biến chuyển trong mỗi loại phân rã phóng xạ là những kiến thức nền tảng của chuyên ngành vật lý hạt nhân, từ đó các môn học khác được triển khai. Môn học về cơ sở vật lý đối với các quá trình phân rã phóng xạ từ lâu đã được giảng dạy cho sinh viên năm thứ ba chuyên ngành Vật lý Hạt nhân và hiện nay bổ sung thêm với ngành Kỹ thuật hạt nhân. Đây là môn học nền tảng không thể thiếu cho sinh viên chuyên ngành. Giáo trình Vật lý phóng xạ do đó là cần thiết cho việc giảng dạy cho sinh viên và học viên cao học chuyên ngành Vật lý Hạt nhân và Kỹ thuật Hạt nhân tại trường Đại học Khoa học Tự nhiên Thành phố Hồ Chí Minh.
Giáo trình cung cấp kiến thức cơ sở cho người học về các tính chất và quy luật của các quá trình phân rã phóng xạ cơ bản như phân rã alpha, beta và dịch chuyển gamma cũng như các mô hình tính toán lý thuyết xác suất biển chuyển trong mỗi phân rã dựa trên nền tảng của cơ học lượng tử và điện động lực học lượng tử. Nội dung giáo trình bao gồm bốn chương:
Chương 1 trình bày tổng quan về hiện tượng phân rã phóng xạ, các tính chất, quy luật và đặc trưng của các quá trình phân rã phóng xạ từ đơn giản (phóng xạ đơn) đến phức tạp (phóng xạ chuỗi), giới thiệu phương trình Bateman để giải quyết bải toán phóng xạ chuỗi. Từ các kiến thức này sinh viên có thể vận dụng trong việc tính toán hoạt độ phóng xạ của mẫu, các kiến thức về cân bằng chuyển tiếp và thế kỷ, cũng như hiểu biết cặn kẻ các quy luật phân rã phóng xạ giúp người học có thể chọn lựa điều kiện và chi tiêu phân tích tối ưu trong phân tích phóng xạ môi trường.
Chương 2 tổng quan về phóng xạ alpha, các phương pháp xác định năng lượng phóng xạ alpha bằng từ phổ kế, các phả hệ nhân phát alpha, hệ thống hóa năng lượng phóng xạ alpha, trình bày lý thuyết tính toán xác suất phân rã phóng xạ alpha trong mô hình hổ thể vuông góc kết hợp với rảo thế Coulomb dựa trên nền tảng của cơ học lượng
tú.
Chương 3 tổng quan về dịch chuyển phóng xạ gamma, các đặc trưng về tính đa cực, momen góc của bức xạ, trình bày tính toán xác suất dịch chuyển gamma dựa trên điện động lực học lượng tử.
Chương 4 giới thiệu về phân rã phóng xạ phát beta, bắt đầu từ việc quan sát sự vi phạm các định luật bảo toàn năng lượng, động lượng và spin đưa ra giả thuyết về neutrino, sử dụng thuyết phóng xạ beta của Fermi để tính toàn xác suất biến chuyển trong phân rã B, B và bắt electron.
Mỗi chương đều có ví dụ minh họa và các bài tập để rèn luyện kiến thức lý thuyết cũng như tính ứng dụng vào thực tế cho người học. Các chương được viết tổng quan về phóng xạ nói chung ở chương 1 và di chuyên sâu tính toán lý thuyết cụ thể cho từng loại phân rã phóng xạ cơ bản ở chương 2, 3 và 4 giúp cho người học đi từ dễ đến khó, từ tổng quát đến chi tiết hỗ trợ cho việc ứng dụng cũng như nghiên cứu lý thuyết cho các môn học tiếp theo.
Giáo trình này được biên soạn phiên bản đầu tiên nên không tránh khỏi thiếu sót. Nhóm tác giả mong nhận được ý kiến đóng góp của quý đồng nghiệp để giáo trình được hoàn thiện hơn trong những lần tái bản sau. Thay mặt nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn Ban xuất bản đã bỏ công chỉnh sửa và in ấn, chân thành cảm ơn Đại học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh đã hỗ trợ kinh phí cho việc xuất bản.
Giáo trình cung cấp kiến thức cơ sở cho người học về các tính chất và quy luật của các quá trình phân rã phóng xạ cơ bản như phân rã alpha, beta và dịch chuyển gamma cũng như các mô hình tính toán lý thuyết xác suất biển chuyển trong mỗi phân rã dựa trên nền tảng của cơ học lượng tử và điện động lực học lượng tử. Nội dung giáo trình bao gồm bốn chương:
Chương 1 trình bày tổng quan về hiện tượng phân rã phóng xạ, các tính chất, quy luật và đặc trưng của các quá trình phân rã phóng xạ từ đơn giản (phóng xạ đơn) đến phức tạp (phóng xạ chuỗi), giới thiệu phương trình Bateman để giải quyết bải toán phóng xạ chuỗi. Từ các kiến thức này sinh viên có thể vận dụng trong việc tính toán hoạt độ phóng xạ của mẫu, các kiến thức về cân bằng chuyển tiếp và thế kỷ, cũng như hiểu biết cặn kẻ các quy luật phân rã phóng xạ giúp người học có thể chọn lựa điều kiện và chi tiêu phân tích tối ưu trong phân tích phóng xạ môi trường.
Chương 2 tổng quan về phóng xạ alpha, các phương pháp xác định năng lượng phóng xạ alpha bằng từ phổ kế, các phả hệ nhân phát alpha, hệ thống hóa năng lượng phóng xạ alpha, trình bày lý thuyết tính toán xác suất phân rã phóng xạ alpha trong mô hình hổ thể vuông góc kết hợp với rảo thế Coulomb dựa trên nền tảng của cơ học lượng
tú.
Chương 3 tổng quan về dịch chuyển phóng xạ gamma, các đặc trưng về tính đa cực, momen góc của bức xạ, trình bày tính toán xác suất dịch chuyển gamma dựa trên điện động lực học lượng tử.
Chương 4 giới thiệu về phân rã phóng xạ phát beta, bắt đầu từ việc quan sát sự vi phạm các định luật bảo toàn năng lượng, động lượng và spin đưa ra giả thuyết về neutrino, sử dụng thuyết phóng xạ beta của Fermi để tính toàn xác suất biến chuyển trong phân rã B, B và bắt electron.
Mỗi chương đều có ví dụ minh họa và các bài tập để rèn luyện kiến thức lý thuyết cũng như tính ứng dụng vào thực tế cho người học. Các chương được viết tổng quan về phóng xạ nói chung ở chương 1 và di chuyên sâu tính toán lý thuyết cụ thể cho từng loại phân rã phóng xạ cơ bản ở chương 2, 3 và 4 giúp cho người học đi từ dễ đến khó, từ tổng quát đến chi tiết hỗ trợ cho việc ứng dụng cũng như nghiên cứu lý thuyết cho các môn học tiếp theo.
Giáo trình này được biên soạn phiên bản đầu tiên nên không tránh khỏi thiếu sót. Nhóm tác giả mong nhận được ý kiến đóng góp của quý đồng nghiệp để giáo trình được hoàn thiện hơn trong những lần tái bản sau. Thay mặt nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn Ban xuất bản đã bỏ công chỉnh sửa và in ấn, chân thành cảm ơn Đại học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh đã hỗ trợ kinh phí cho việc xuất bản.
