CZĄSTKI ALFA: ODKRYCIE, CHARAKTERYSTYKA, ZASTOSOWANIA - FIZYCZNY - 2026

Te cząstki alfa (lub a cząstki stałe) jądra atomów helu zjonizowanych zatem pozbawionych elektronów. Jądra helu składają się z dwóch protonów i dwóch neutronów. Więc te cząstki mają dodatni ładunek elektryczny, którego wartość jest dwukrotnie większa niż ładunek elektronu, a ich masa atomowa to 4 jednostki masy atomowej.

Cząsteczki alfa są samorzutnie emitowane przez pewne substancje radioaktywne. W przypadku Ziemi głównym znanym naturalnym źródłem emisji promieniowania alfa jest radon. Radon to radioaktywny gaz obecny w glebie, wodzie, powietrzu i niektórych skałach.

Odkrycie

To w latach 1899 i 1900 fizycy Ernest Rutherford (który pracował na Uniwersytecie McGill w Montrealu w Kanadzie) i Paul Villard (który pracował w Paryżu) wyróżnili trzy typy opiłków, nazwanych przez samego Rutherforda jako: alfa, beta i gamma.

Rozróżnienie zostało dokonane na podstawie ich zdolności do penetracji obiektów i ich odchylania pod wpływem pola magnetycznego. Ze względu na te właściwości Rutherford zdefiniował promienie alfa jako mające najniższą zdolność penetracji w zwykłych obiektach.

Zatem praca Rutherforda obejmowała pomiary stosunku masy cząstki alfa do jej ładunku. Pomiary te doprowadziły go do hipotezy, że cząstki alfa były podwójnie naładowanymi jonami helu.

Wreszcie w 1907 roku Ernestowi Rutherfordowi i Thomasowi Roydsowi udało się wykazać, że hipoteza ustanowiona przez Rutherforda jest prawdziwa, wykazując w ten sposób, że cząstki alfa były podwójnie zjonizowanymi jonami helu.

cechy

Niektóre z głównych cech cząstek alfa są następujące:

Masa atomowa

4 jednostki masy atomowej; to znaczy 6,68 ∙ ^10-27 kg.

Załaduj

Dodatni, dwukrotny ładunek elektronu, czyli to samo: 3,2 ∙ ^10-19 C.

Prędkość

Od 1,5 · 10 ⁷ m / s do 3 · 10 ⁷ m / s.

Jonizacja

Mają dużą zdolność jonizacji gazów, przekształcając je w gazy przewodzące.

Energia kinetyczna

Jego energia kinetyczna jest bardzo duża w wyniku dużej masy i prędkości.

Zdolność penetracji

Mają niską zdolność penetracji. W atmosferze szybko tracą prędkość podczas interakcji z różnymi cząsteczkami, co jest konsekwencją ich dużej masy i ładunku elektrycznego.

Rozpad alfa

Rozpad alfa lub rozpad alfa to rodzaj rozpadu radioaktywnego, który polega na emisji cząstki alfa.

Kiedy tak się dzieje, radioaktywne jądro widzi, że jego liczba masowa jest zmniejszona o cztery jednostki, a liczba atomowa o dwie jednostki.

Ogólnie proces wygląda następująco:

^A _Z X → ^A-4 _Z-2 Y + ⁴ ₂ He

Rozpad alfa zwykle występuje w cięższych nuklidach. Teoretycznie może wystąpić tylko w jądrach nieco cięższych niż nikiel, w których całkowita energia wiązania na nukleon nie jest już minimalna.

Najlżejsze znane jądra emitujące promieniowanie alfa to izotopy telluru o najniższej masie. Zatem tellur 106 ( ¹⁰⁶ Te) jest najlżejszym izotopem, w którym w naturze zachodzi rozpad alfa. Jednak wyjątkowo ⁸ Be można rozbić na dwie cząstki alfa.

Ponieważ cząstki alfa są stosunkowo ciężkie i naładowane dodatnio, ich średnia droga swobodna jest bardzo krótka, więc szybko tracą energię kinetyczną w niewielkiej odległości od źródła emitującego.

Rozpad alfa z jąder uranu

Bardzo częsty przypadek rozpadu alfa występuje w uranie. Uran jest najcięższym pierwiastkiem chemicznym występującym w przyrodzie.

W swojej naturalnej postaci uran występuje w trzech izotopach: uran-234 (0,01%), uran-235 (0,71%) i uran-238 (99,28%). Proces rozpadu alfa dla najobficiej występującego izotopu uranu wygląda następująco:

²³⁸ ₉₂ U → ²³⁴ ₉₀ Cz + ⁴ ₂ He

Hel

Cały hel, który obecnie istnieje na Ziemi, ma swoje źródło w procesach rozpadu alfa różnych pierwiastków radioaktywnych.

Z tego powodu zwykle występuje w złożach mineralnych bogatych w uran lub tor. Podobnie jest z odwiertami wydobywczymi gazu ziemnego.

Toksyczność i zagrożenie dla zdrowia cząstek alfa

Ogólnie rzecz biorąc, zewnętrzne promieniowanie alfa nie stanowi zagrożenia dla zdrowia, ponieważ cząstki alfa mogą podróżować tylko na odległości kilku centymetrów.

W ten sposób cząsteczki alfa są absorbowane przez gazy obecne w zaledwie kilku centymetrach powietrza lub przez cienką zewnętrzną warstwę martwej skóry człowieka, zapobiegając w ten sposób stwarzaniu jakiegokolwiek zagrożenia dla zdrowia ludzkiego.

Jednak cząsteczki alfa są bardzo niebezpieczne dla zdrowia, jeśli zostaną połknięte lub wdychane.

Dzieje się tak dlatego, że chociaż mają niewielką siłę penetracji, ich wpływ jest bardzo duży, ponieważ są to najcięższe cząstki atomowe emitowane przez źródło radioaktywne.

Aplikacje

Cząsteczki alfa mają różne zastosowania. Oto niektóre z najważniejszych:

- Lek na raka.

- Eliminacja elektryczności statycznej w zastosowaniach przemysłowych.

- Zastosowanie w czujnikach dymu.

- Źródło paliwa dla satelitów i statków kosmicznych.

- Źródło zasilania dla rozruszników serca.

- Źródło zasilania dla zdalnych stacji czujników.

- Źródło zasilania urządzeń sejsmicznych i oceanograficznych.

Jak widać, cząstki alfa są bardzo często wykorzystywane jako źródło energii do różnych zastosowań.

Co więcej, jednym z głównych zastosowań cząstek alfa obecnie są pociski w badaniach jądrowych.

Po pierwsze, cząstki alfa powstają w wyniku jonizacji (czyli oddzielenia elektronów od atomów helu). Później te cząstki alfa są przyspieszane do wysokich energii.

Bibliografia

1. Cząstka alfa (nd). W Wikipedii. Pobrane 17 kwietnia 2018 r. Z en.wikipedia.org.
2. Rozpad alfa (nd). W Wikipedii. Pobrane 17 kwietnia 2018 r. Z en.wikipedia.org.
3. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Fizyka kwantowa: atomy, cząsteczki, ciała stałe, jądra i cząstki. Meksyk DF: Limusa.
4. Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph (2002). Modern Physics (4th ed.). WH Freeman.
5. Krane, Kenneth S. (1988). Wstęp do fizyki jądrowej. John Wiley & Sons.
6. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Fizyka kwantowa: atomy, cząsteczki, ciała stałe, jądra i cząstki. Meksyk DF: Limusa.