Odkrivanje alfa delcev, značilnosti, aplikacije

The alfa delci (ali delci α) so jedra ioniziranih atomov helija, ki so zato izgubili svoje elektrone. Jedra helija so sestavljena iz dveh protonov in dveh nevtronov. Nato imajo ti delci pozitiven električni naboj, katerega vrednost je dvakrat večja od elektrona, njena atomska masa pa je 4 enote atomske mase..

Alfa delci spontano oddajajo nekatere radioaktivne snovi. V primeru Zemlje je glavni znani naravni vir emisije alfa sevanja plin iz radona. Radon je radioaktivni plin, ki je prisoten v zemlji, vodi, zraku in nekaterih kamninah.

Indeks

• 1 Odkritje
• 2 Značilnosti
  • 2.1 Atomska masa
  • 2.2 Nalaganje
  • 2.3 Hitrost
  • 2.4 Ionizacija
  • 2.5 Kinetična energija
  • 2.6 Sposobnost prodiranja
• 3 Alfa razpad
  • 3.1 Alfa razpad iz jeder urana
  • 3.2 Helij
• 4 Tveganje in zdravstvena tveganja alfa delcev
• 5 Aplikacije
• 6 Reference

Odkritje

V letih 1899 in 1900 so fiziki Ernest Rutherford (ki je delal na univerzi McGill v Montrealu, Kanada) in Paul Villard (ki sta delala v Parizu) razlikovala tri vrste naselij, ki jih je Rutherford imenoval kot: alfa, beta in gama.

Razlikovanje je temeljilo na njegovi sposobnosti prodiranja v predmete in njihovem odstopanju zaradi magnetnega polja. Zaradi teh lastnosti je Rutherford definiral alfa žarke kot tiste, ki imajo manjšo penetracijsko zmogljivost v običajnih predmetih.

Tako je Rutherfordovo delo vključevalo meritve razmerja med maso alfa delca in njegovega naboja. S temi meritvami so ugotovili hipotezo, da so alfa delci dvakrat napolnjeni ioni helija.

Končno so leta 1907 Ernest Rutherford in Thomas Royds uspeli dokazati, da je hipoteza, ki jo je postavil Rutherford, resnična, kar dokazuje, da so alfa delci dualno ionizirani heliji..

Funkcije

Nekatere glavne značilnosti alfa delcev so naslednje:

Atomska masa

4 enote atomske mase; to je 6,68. 10^-27 kg.

Nalaganje

Pozitivni, dvakratni naboj elektrona ali kaj je enak: 3,2. 10^-19 C.

Hitrost

Reda velikosti med 1,5 · 10⁷ m / s in 3,10⁷ m / s.

Ionizacija

Imajo visoko zmogljivost za ionizacijo plinov, ki jih pretvorijo v prevodne pline.

Kinetična energija

Njegova kinetična energija je zaradi svoje velike mase in hitrosti zelo visoka.

Penetracijska zmogljivost

Imajo nizko penetracijsko zmogljivost. V ozračju hitro izgubijo hitrost pri interakciji z različnimi molekulami, kar je posledica njihove velike mase in električnega naboja.

Alfa razpad

Alfa razpad ali alfa razpad je vrsta radioaktivnega razpada, ki je sestavljen iz emisije alfa delcev.

Ko se to zgodi, radioaktivno jedro vidi svojo masno število zmanjšano za štiri enote in njegovo atomsko številko za dve enoti.

Na splošno je postopek naslednji:

^A_Z X → ^A-4_Z-2Y + ⁴₂Sem

Alfa razpad se običajno dogaja v težjih jedrih. Teoretično se lahko pojavlja le v jedrih, ki so nekoliko težje od niklja, pri čemer splošna energija vezave na nukleon ni več minimalna.

Najlažje jedro, ki oddaja znane alfa delce, so izotopi nižje mase telurja. Tako je telur 106 (¹⁰⁶Te) je najlažji izotop, v katerem se v naravi pojavlja alfa razpad. Vendar izjemoma ⁸Be lahko razdelimo na dva alfa delca.

Ker so alfa delci sorazmerno težki in so pozitivno nabiti, je njihova povprečna prosta pot zelo kratka, tako da hitro izgubijo kinetično energijo na bližnjem območju od vira..

Alfa razpad iz jedra urana

Zelo pogost primer alfa razpada poteka v uranu. Uran je najtežji kemični element v naravi.

Uran se v naravni obliki pojavlja v treh izotopih: uran-234 (0,01%), uran-235 (0,71%) in uran-238 (99,28%). Postopek razgradnje alfa za najbolj bogat izotop urana je naslednji:

²³⁸₉₂ U → ²³⁴₉₀Th +⁴₂Sem

Helio

Ves helij, ki trenutno obstaja na Zemlji, izvira iz procesov alfa razpadanja različnih radioaktivnih elementov.

Zato se običajno nahaja v mineralnih vlogah, bogatih z uranom ali torijem. Prav tako se zdi, da je povezana tudi z vodnjaki za pridobivanje zemeljskega plina.

Toksičnost in zdravstvena tveganja alfa delcev

Na splošno zunanja alfa sevanja ne predstavljajo tveganja za zdravje, saj lahko alfa delci potujejo le nekaj centimetrov.

Na ta način alfa delci absorbirajo plini, ki so prisotni v samo nekaj centimetrih zraka ali s tanko zunanjo plastjo mrtve kože osebe, s čimer se izognemo vsakemu tveganju za zdravje ljudi..

Vendar pa so alfa delci zelo nevarni za zdravje, če se zaužijejo ali vdihavajo..

To pa zato, ker imajo, čeprav imajo malo penetracijske moči, njihov vpliv zelo velik, saj so najtežji atomski delci, ki jih oddaja radioaktivni vir..

Aplikacije

Alfa delci imajo različne aplikacije. Nekateri izmed najpomembnejših so:

- Zdravljenje raka.

- Odprava statične elektrike v industrijskih aplikacijah.

- Uporaba v detektorjih dima.

- Vir goriva za satelite in vesoljska plovila.

- Vir energije za spodbujevalnik.

- Vir napajanja za oddaljene senzorske postaje.

- Vir energije za seizmične in oceanografske naprave.

Kot lahko vidite, je zelo pogosta uporaba alfa delcev vir energije za različne aplikacije.

Poleg tega je trenutno ena izmed glavnih aplikacij alfa delcev kot projektil v jedrskih raziskavah.

Prvič, alfa delci nastanejo z ionizacijo (tj. Ločitvijo elektronov od helijevih atomov). Kasneje se ti alfa delci pospešijo pri visokih energijah.

Reference

1. Alfa delci (n.d.). V Wikipediji. Pridobljeno 17. aprila 2018, z en.wikipedia.org.
2. Alfa razpad (n.d.). V Wikipediji. Pridobljeno 17. aprila 2018, z en.wikipedia.org.
3. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Kvantna fizika: atomi, molekule, trdne snovi, jedra in delci. Mehika D.F .: Limusa.
4. Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph (2002). Moderna fizika(4. izd.). W. H. Freeman.
5. Krane, Kenneth S. (1988). Uvodna jedrska fizika. John Wiley & Sons.
6. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Kvantna fizika: atomi, molekule, trdne snovi, jedra in delci. Mehika D.F .: Limusa.