Відкриття альфа-частинок, характеристики, застосування

The альфа-частинки (або частинки α) є ядрами іонізованих атомів гелію, які, отже, втратили свої електрони. Ядра гелію складаються з двох протонів і двох нейтронів. Тоді ці частинки мають позитивний електричний заряд, значення якого вдвічі перевищує заряд електрона, а його атомна маса - 4 одиниці атомної маси.

Альфа-частинки викидаються спонтанно певними радіоактивними речовинами. У випадку Землі основним відомим природним джерелом випромінювання альфа-випромінювання є газ радону. Радон - це радіоактивний газ, який присутній у ґрунті, воді, повітрі і в деяких породах.

Індекс

• 1 Відкриття
• 2 Характеристики
  • 2.1 Атомна маса
  • 2.2 Завантаження
  • 2.3 Швидкість
  • 2.4 Іонізація
  • 2.5 Кінетична енергія
  • 2.6 Можливість проникнення
• 3 Альфа-розпад
  • 3.1 Альфа-розпад з ядер урану
  • 3.2 Гелій
• 4 Токсичність і ризик для здоров'я альфа-частинок
• 5 Програми
• 6 Посилання

Відкриття

Протягом 1899 і 1900 років, коли фізики Ернест Резерфорд (який працював в Університеті МакГілла в Монреалі, Канада) і Пол Вільяр (які працювали в Парижі), розрізняли три типи поселень, названих Рутерфордом як: альфа, бета і гамма.

Розмежування проводилося на основі його здатності проникати в об'єкти та їх відхилення внаслідок магнітного поля. Завдяки цим властивостям Резерфорд визначав альфа-промені як ті, що мали більш низьку проникну здатність у звичайних об'єктах.

Таким чином, робота Резерфорда включала вимірювання відношення маси альфа-частинки до її заряду. Ці вимірювання привели його до встановлення гіпотези про те, що альфа-частинки були подвійно зарядженими іонами гелію.

Нарешті, в 1907 р. Ернест Резерфорд і Томас Ройдс змогли продемонструвати, що гіпотеза, встановлена ​​Резерфордом, була істинною, таким чином демонструючи, що альфа-частинки були іонами гелію..

Особливості

Деякі з основних характеристик альфа-частинок такі:

Атомна маса

4 одиниці атомної маси; тобто 6,68. 10^-27 кг.

Завантаження

Позитивний, подвійний заряд електрона, або те, що є однаковим: 3.2. 10^-19 C.

Швидкість

Порядку між 1,5 · 10⁷ м / с і 3 · 10⁷ м / с.

Іонізація

Вони мають високу здатність іонізувати гази, перетворюючи їх у провідні гази.

Кінетична енергія

Його кінетична енергія дуже висока внаслідок її великої маси і швидкості.

Можливість проникнення

Вони мають низьку проникну здатність. В атмосфері вони швидко втрачають швидкість при взаємодії з різними молекулами внаслідок їх великої маси і електричного заряду.

Альфа-розпад

Альфа-розпад або альфа-розпад - тип радіоактивного розпаду, що складається з випромінювання альфа-частинки.

Коли це відбувається, радіоактивне ядро ​​бачить його масове число на чотири одиниці, а його атомний номер на дві одиниці.

Загалом, процес такий:

^A_Z X → ^A-4_Z-2Y + ⁴₂У мене є

Альфа-розпад зазвичай відбувається в більш важких ядрах. Теоретично, він може відбуватися тільки в ядрах трохи важче за нікель, в яких загальна енергія зв'язування на нуклон більше не є мінімальною.

Найлегшими ядрами, що випускають відомі альфа-частинки, є ізотопи нижньої маси телуру. Таким чином, телур 106 (¹⁰⁶Te) є найлегшим ізотопом, в якому відбувається альфа-розпад у природі. Однак, виключно ⁸Be може бути розбита на дві альфа-частинки.

Оскільки альфа-частинки є відносно важкими і позитивно зарядженими, їх середній вільний шлях дуже короткий, тому вони швидко втрачають свою кінетичну енергію на близькій відстані від джерела.

Альфа-розпад від ядер урану

Дуже поширений випадок альфа-розпаду відбувається в урані. Уран - найважчий хімічний елемент, що зустрічається в природі.

У природному вигляді уран зустрічається в трьох ізотопах: уран-234 (0,01%), уран-235 (0,71%) і уран-238 (99,28%). Процес альфа-розпаду для найбільш рясного ізотопу урану полягає в наступному:

²³⁸₉₂ U → ²³⁴₉₀Th +⁴₂У мене є

Геліо

Весь гелій, що в даний час існує на Землі, походить з процесів альфа-розпаду різних радіоактивних елементів.

З цієї причини вона зазвичай зустрічається в родовищах мінералів, багатих ураном або торієм. Крім того, це також пов'язано з свердловинами для видобутку природного газу.

Токсичність і небезпека для здоров'я альфа-частинок

Загалом, зовнішнє альфа-випромінювання не становить ризику для здоров'я, оскільки альфа-частинки можуть пересуватися лише на відстані декількох сантиметрів.

Таким чином, альфа-частинки поглинаються газами, що знаходяться всього в декількох сантиметрах повітря або тонким зовнішнім шаром мертвої шкіри людини, таким чином уникаючи будь-якого ризику для здоров'я людей.

Проте альфа-частинки дуже небезпечні для здоров'я, якщо вони вдихаються або вдихаються..

Це пояснюється тим, що, хоча вони мають малу потужність проникнення, їх вплив є дуже великим, оскільки вони є найважчими атомними частинками, що випускаються радіоактивним джерелом..

Програми

Альфа-частинки мають різні застосування. Деякі з найбільш важливих:

- Лікування раку.

- Усунення статичної електрики в промисловому застосуванні.

- Використовувати в датчиках диму.

- Джерело палива для супутників і космічних апаратів.

- Джерело живлення для кардіостимулятора.

- Джерело живлення для віддалених станцій датчиків.

- Джерело енергії для сейсмічних і океанографічних пристроїв.

Як ви можете бачити, дуже поширене використання альфа-частинок є джерелом енергії для різних застосувань.

Крім того, в даний час одним з основних застосувань альфа-частинок є як снаряди в ядерних дослідженнях.

По-перше, альфа-частинки утворюються шляхом іонізації (тобто відділення електронів від атомів гелію). Пізніше ці альфа-частинки прискорюються при високих енергіях.

Список літератури

1. Альфа-частинки (n.d.). У Вікіпедії. Отримано 17 квітня 2018 року з en.wikipedia.org.
2. Альфа-розпад (n.d.). У Вікіпедії. Отримано 17 квітня 2018 року з en.wikipedia.org.
3. Ейсберг, Роберт Реснік, Роберт (1994). Квантова фізика: атоми, молекули, тверді тіла, ядра і частинки. Мексика D.F .: Limusa.
4. Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph (2002). Сучасна фізика(4-е изд.). W. H. Freeman.
5. Кране, Кеннет С. (1988). Вступна ядерна фізика. John Wiley & Sons.
6. Ейсберг, Роберт Реснік, Роберт (1994). Квантова фізика: атоми, молекули, тверді тіла, ядра і частинки. Мексика D.F .: Limusa.