Alpha Partikler: Discovery, Kjennetegn, Applications
Alfa partikler (eller a partikler) er kjerner av ioniserte heliumatomer som derfor har mistet sine elektroner. Heliumkjerner består av to protoner og to nøytroner. Da har disse partiklene en positiv elektrisk ladning, hvis verdi er to ganger ladningen av elektronen, og atommassen er 4 enheter atommasse.
Alfa-partikler utledes spontant av visse radioaktive stoffer. For jorda er den viktigste kjente naturlige kilden for utslipp av alfa-stråling radon gass. Radon er en radioaktiv gass som er tilstede i jord, vann, luft og i noen bergarter.
oppdagelse
Det var gjennom årene 1899 og 1900 da fysikere Ernest Rutherford (som jobbet ved McGill University i Montreal, Canada) og Paul Villard (som jobbet i Paris), differensierte tre typer radicación, oppkalt av Rutherford selv som: alfa, beta og gamma.
Sondringen ble gjort basert på dets evne til å trenge inn i gjenstander og deres avvik på grunn av et magnetfelt. På grunn av disse egenskapene definerte Rutherford alfastråler som de som hadde lavere penetrasjonskapasitet i vanlige gjenstander.
Rutherfords arbeid inneholdt således målinger av forholdet mellom massen av en alfapartikkel og dens ladning. Disse målingene førte ham til å etablere hypotesen om at alfa partikler ble dobbelt ladet heliumioner.
Endelig var i 1907 Ernest Rutherford og Thomas Royds i stand til å demonstrere at hypotesen etablert av Rutherford var sant, og dermed demonstrere at alfa partikler var dualt ioniserte heliumioner.
funksjoner
Noen av de viktigste egenskapene til alfa partikler er følgende:
Atommasse
4 enheter av atommasse; det vil si 6, 68 ∙ 10-27 kg.
last
Positiv, to ganger ladningen av elektronen, eller hva er det samme: 3.2 ∙ 10-19 C.
fart
I størrelsesorden mellom 1, 5 · 107 m / s og 3 · 107 m / s.
ionisering
De har en høy kapasitet til ionisering av gasser, og omdanner dem til ledende gasser.
Kinetisk energi
Kinetisk energi er svært høy som følge av sin gode masse og fart.
Penetrasjonskapasitet
De har lav penetrasjonskapasitet. I atmosfæren mister de raskt hastighet når de interagerer med forskjellige molekyler som følge av deres store masse og elektriske ladning.
Alfa forfall
Alfa forfall eller alfa forfall er en type radioaktivt forfall som består av utslipp av en alfapartikkel.
Når dette skjer, ser den radioaktive kjerne sitt massenummer redusert med fire enheter og atomnummeret med to enheter.
Generelt er prosessen som følger:
A Z X → A-4 Z-2 Y + 4 2 He
Alfa forfall forekommer vanligvis i tyngre kjerne. Teoretisk sett kan det bare forekomme i kjerner noe tyngre enn nikkel, hvor den generelle bindingsenergien per nukleon ikke lenger er minimal.
De letteste kjernene som utsender kjente alfa partikler er isotoper av lavere tellurmasse. Således er tellur 106 (106Te) den letteste isotopen der alfaforfall forekommer i naturen. Imidlertid kan 8Be eksepsjonelt brytes ned i to alfa partikler.
Siden alfa-partiklene er relativt store og positivt ladet, er deres gjennomsnittlige frivei svært kort, slik at de raskt mister sin kinetiske energi på kort avstand fra kilden.
Alfa forfall fra uran kjerner
Et meget vanlig tilfelle av alfaforfall skjer i uran. Uran er det tyngste kjemiske elementet som finnes i naturen.
I sin naturlige form forekommer uran i tre isotoper: uran-234 (0, 01%), uran-235 (0, 71%) og uran-238 (99, 28%). Alfabetisk prosess for den mest omfattende uranisotopen er som følger:
238 92 U → 234 90 Th +4 2 He
helium
Alt helium som eksisterer på Jorden, har sin opprinnelse i prosessene med alfaforfall av forskjellige radioaktive elementer.
Av denne grunn er det vanligvis funnet i mineralske forekomster av uran eller thorium. På samme måte synes det også å være forbundet med naturgassutvinningsbrønner.
Toksisitet og helsefare ved alfa partikler
Generelt utgjør ekstern alfa-stråling ingen helserisiko, da alfa partikler kun kan kjøre avstander på noen få centimeter.
På denne måten absorberes alfa partiklene av gassene som er tilstede i bare noen få centimeter av luft eller av det tynne ytre lag av død hud av en person, og dermed unngår det noen fare for folks helse.
Alfa partikler er imidlertid svært helsefarlige ved inntak eller innånding.
Dette er fordi de, selv om de har liten inntrengingskraft, er svært store, siden de er de tyngste atompartiklene utgitt av en radioaktiv kilde.
søknader
Alfa partikler har forskjellige applikasjoner. Noen av de viktigste er følgende:
- Kreftbehandling.
- Eliminering av statisk elektrisitet i industrielle applikasjoner.
- Bruk i røykvarslere.
- Drivstoffkilde for satellitter og romfartøy.
- Strømkilde for pacemaker.
- Strømkilde for eksterne sensorstasjoner.
- Energikilde for seismiske og oceanografiske enheter.
Som det kan ses, er en svært vanlig bruk av alfa-partikler som en kilde til energi til forskjellige anvendelser.
I tillegg er for tiden en av de viktigste applikasjonene av alfa partikler som prosjektiler i nukleær forskning.
Først produseres alfa partikler ved ionisering (dvs. separering av elektroner fra heliumatomer). Deretter akselereres disse alfa-partiklene ved høye energier.
