Явление радиоактивности было открыто в 1896 году французским физиком А. Беккерелем, который обнаружил, что соли урана испускают неизвестное излучение, способное проникать через непрозрачные для света преграды и вызывать почернение фотоэмульсии. Через два года французские физики М. и П. Кюри обнаружили радиоактивность тория и открыли два новых радиоактивных элемента – полоний и радий.

В последующие годы исследованием природы радиоактивных излучений занимались многие физики, в том числе Э. Резерфорд и его ученики. Было выяснено, что радиоактивные ядра могут испускать частицы трех видов: положительно и отрицательно заряженные и нейтральные. Эти три вида излучений были названы ?-, ?- и ?-излучениями.

На рисунке изображена схема эксперимента, позволяющая обнаружить сложный состав радиоактивного излучения. В магнитном поле ?- и ?-лучи испытывают отклонения в противоположные стороны, причем ?-лучи отклоняются значительно больше. ?-лучи в магнитном поле вообще не отклоняются. (Схема опыта по обнаружению ?-, ?- и ?-излучений. К – свинцовый контейнер, П – радиоактивный препарат, Ф – фотопластинка, – магнитное поле.)

Эти три вида радиоактивных излучений сильно отличаются друг от друга по способности ионизировать атомы вещества и, следовательно, по проникающей способности. Наименьшей проникающей способностью обладает ?-излучение. В воздухе при нормальных условиях ?-лучи проходят путь в несколько сантиметров, ?-лучи гораздо меньше поглощаются веществом. Они способны пройти через слой алюминия толщиной в несколько миллиметров. Наибольшей проникающей способностью обладают ?-лучи, способные проходить через слой свинца толщиной 5–10 см.

Во втором десятилетии XX века после открытия Э. Резерфордом ядерного строения атомов было твердо установлено, что радиоактивность – это свойство атомных ядер. Исследования показали, что ?-лучи представляют поток ?-частиц – ядер гелия , ?-лучи – это поток электронов, ?-лучи представляют собой коротковолновое электромагнитное излучение с чрезвычайно малой длиной волны ? < 10–10 м и вследствие этого – ярко выраженными корпускулярными свойствами, т. е. является потоком частиц – ?-квантов.

Исследования показали, что радиоактивное вещество может испускать ?-частицы с несколькими дискретными значениями энергий. Это объясняется тем, что ядра могут находиться, подобно атомам, в разных возбужденных состояниях. В одном из таких возбужденных состояний может оказаться дочернее ядро при ?-распаде. При последующем переходе этого ядра в основное состояние испускается ?-квант.

Схема ?-распада радия с испусканием ?-частиц с двумя значениями кинетических энергий приведена на рисунке;

Таким образом, ?-распад ядер во многих случаях сопровождается ?-излучением.

Энергия ?-частицы в ядре недостаточна для преодоления этого барьера. Вылет ?-частицы из ядра оказывается возможным только благодаря квантово-механическому явлению, которое называется туннельным эффектом. Согласно квантовой механике, существуют отличная от нуля вероятность прохождения частицы под потенциальным барьером. Явление туннелирования имеет вероятностный характер.