Odkrycie cząstek alfa, charakterystyka, zastosowania

The cząstki alfa (lub cząstki α) to jądra zjonizowanych atomów helu, które utraciły elektrony. Jądra helu składają się z dwóch protonów i dwóch neutronów. Następnie cząstki te mają dodatni ładunek elektryczny, którego wartość jest dwa razy większa od ładunku elektronu, a jego masa atomowa wynosi 4 jednostki masy atomowej.

Cząstki alfa są emitowane spontanicznie przez niektóre substancje radioaktywne. W przypadku Ziemi głównym znanym naturalnym źródłem emisji promieniowania alfa jest gaz radonowy. Radon jest gazem radioaktywnym obecnym w glebie, wodzie, powietrzu i niektórych skałach.

Indeks

• 1 Odkrycie
• 2 Charakterystyka
  • 2.1 Masa atomowa
  • 2.2 Obciążenie
  • 2.3 Prędkość
  • 2.4 Jonizacja
  • 2.5 Energia kinetyczna
  • 2.6 Zdolność penetracji
• 3 Rozpad alfa
  • 3.1 Rozpad alfa z jąder uranu
  • 3.2 Hel
• 4 Toksyczność i zagrożenia dla zdrowia cząstek alfa
• 5 Aplikacje
• 6 referencji

Odkrycie

To było w latach 1899 i 1900, kiedy fizycy Ernest Rutherford (który pracował na Uniwersytecie McGill w Montrealu, Kanada) i Paul Villard (który pracował w Paryżu) zróżnicowanych trzy rodzaje opiłki, zwany przez Rutherford się jako: alfa, beta i gamma.

Dokonano rozróżnienia w oparciu o jego zdolność do penetrowania obiektów i ich odchylenia z powodu pola magnetycznego. Dzięki tym właściwościom Rutherford zdefiniował promienie alfa jako te, które miały mniejszą zdolność penetracji w zwykłych obiektach.

Tak więc praca Rutherforda obejmowała pomiary stosunku masy cząstki alfa do jej ładunku. Pomiary te doprowadziły go do ustalenia hipotezy, że cząstki alfa są podwójnie naładowanymi jonami helu.

Wreszcie w 1907 Ernest Rutherford Thomas Royds w stanie wykazać, że hipoteza ustanowiony Rutherford prawda wykazać, że cząstki alfa były podwójnie jonizacji helu jony.

Funkcje

Niektóre z głównych cech cząstek alfa są następujące:

Masa atomowa

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

Ładowanie

Dodatni, dwa razy większy ładunek elektronu lub taki sam: 3,2 ∙ 10^-19 C.

Prędkość

Rzędu od 1,5 · 10⁷ m / s i 3 · 10⁷ m / s.

Jonizacja

Mają wysoką zdolność do jonizacji gazów, przekształcając je w gazy przewodzące.

Energia kinetyczna

Jego energia kinetyczna jest bardzo wysoka dzięki dużej masie i prędkości.

Zdolność penetracji

Mają niską zdolność penetracji. W atmosferze szybko tracą prędkość podczas interakcji z różnymi cząsteczkami w wyniku ich dużej masy i ładunku elektrycznego.

Rozpad alfa

Rozpad alfa lub rozpad alfa jest rodzajem rozpadu promieniotwórczego, który składa się z emisji cząstki alfa.

Gdy tak się stanie, rdzeń radioaktywny widzi swoją liczbę masową zmniejszoną o cztery jednostki i liczbę atomową o dwie jednostki.

Ogólnie proces wygląda następująco:

^A_Z X → ^A-4_Z-2Y + ⁴₂Mam

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

Najlżejsze jądra emitujące znane cząstki alfa są izotopami o niższej masie tellurowej. Tak więc tellur 106 (¹⁰⁶Te) jest najlżejszym izotopem, w którym rozpad alfa występuje w przyrodzie. Jednak wyjątkowo ⁸Be można podzielić na dwie cząstki alfa.

Ponieważ cząsteczki alfa, są stosunkowo ciężkie i są naładowane dodatnio, średnia droga swobodna jest bardzo krótki, więc szybko tracą swą energię kinetyczną w niewielkiej odległości od źródła.

Rozpad alfa z jąder uranu

Bardzo częsty przypadek rozpadu alfa ma miejsce w uranu. Uran jest najcięższym pierwiastkiem chemicznym występującym w przyrodzie.

W postaci naturalnej uranu w trzech izotopów uranu-234 (0,01%), uran-235 (0,71%), i uran-238 (99,28%). Proces rozpad alfa dla najliczniejszego izotopu uranu jest w następujący sposób:

²³⁸₉₂ U → ²³⁴₉₀Th +⁴₂Mam

Helio

Cały hel istniejący obecnie na Ziemi ma swój początek w procesach rozpadu alfa różnych pierwiastków promieniotwórczych.

Z tego powodu zwykle znajduje się w złożach mineralnych bogatych w uran lub tor. Podobnie wydaje się być powiązany ze studniami wydobycia gazu ziemnego.

Toksyczność i zagrożenia dla zdrowia cząstek alfa

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

Tak więc, cząstki alfa są absorbowana przez gaz w kilku centymetrów powietrza lub cienkiej zewnętrznej warstwy z martwej skóry osoby, zapobiegając ponoszenia ryzyka dla zdrowia osób.

Jednakże cząstki alfa są bardzo niebezpieczne dla zdrowia, jeśli zostaną połknięte lub wdychane..

To dlatego, choć oni mało przenikliwy moc, wpływ jest bardzo duży, ponieważ są one cięższe cząstki atomowe emitowane ze źródła promieniotwórczego.

Aplikacje

Cząstki alfa mają różne zastosowania. Niektóre z najważniejszych są następujące:

- Leczenie raka.

- Eliminacja elektryczności statycznej w zastosowaniach przemysłowych.

- Używaj w czujnikach dymu.

- Źródło paliwa dla satelitów i statków kosmicznych.

- Źródło zasilania rozrusznika serca.

- Źródło zasilania dla zdalnych stacji czujników.

- Źródło energii dla urządzeń sejsmicznych i oceanograficznych.

Jak widać, bardzo powszechne użycie cząstek alfa jest źródłem energii dla różnych zastosowań.

Ponadto obecnie jednym z głównych zastosowań cząstek alfa są pociski w badaniach jądrowych.

Po pierwsze, cząstki alfa są wytwarzane przez jonizację (tj. Oddzielanie elektronów od atomów helu). Później te cząstki alfa są przyspieszane przy wysokich energiach.

Referencje

1. Cząstka alfa (n.d.). W Wikipedii. Pobrane 17 kwietnia 2018 r. Z en.wikipedia.org.
2. Rozpad alfa (n.d.). 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 D.F.: Limusa.
4. Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph (2002). Współczesna fizyka(4 ed.). W. H. Freeman.
5. Krane, Kenneth S. (1988). Wstępna fizyka jądrowa. John Wiley & Sons.
6. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Fizyka kwantowa: atomy, cząsteczki, ciała stałe, jądra i cząstki. Meksyk D.F.: Limusa.