Алфа частици: откриване, характеристики, приложения
Алфа частиците (или α частиците) са ядра от йонизирани атоми на хелий, които следователно са загубили своите електрони. Хелиевите ядра са съставени от два протона и два неутрона. След това тези частици имат положителен електрически заряд, чиято стойност е два пъти по-висока от заряда на електрона, а атомната маса е 4 единици атомна маса.
Алфа частиците се излъчват спонтанно от някои радиоактивни вещества. В случая на Земята, основният известен естествен източник на емисии на алфа радиация е радоновият газ. Радонът е радиоактивен газ, който се намира в почвата, водата, въздуха и в някои скали.
откритие
През годините 1899 и 1900 физици Ернест Ръдърфорд (който е работил в университета McGill в Монреал, Канада) и Пол Вилар (които работят в Париж) разграничават три вида радикации, наречени от Ръдърфорд като: алфа, бета и гама.
Разграничението се прави въз основа на способността му да прониква в обекти и тяхното отклонение, дължащо се на магнитно поле. Благодарение на тези свойства, Ръдърфорд определя алфа лъчи като тези, които имат по-ниска проникваща способност в обикновените обекти.
Така работата на Ръдърфорд включва измервания на съотношението на масата на алфа частицата към заряда. Тези измервания го накараха да установи хипотезата, че алфа частиците са двойно заредени хелиеви йони.
И накрая, през 1907 г. Ърнест Ръдърфорд и Томас Ройдс са успели да докажат, че хипотезата, установена от Ръдърфорд, е вярна, което показва, че алфа частиците са двойно йонизирани хелиеви йони.
функции
Някои от основните характеристики на алфа частиците са следните:
Атомна маса
4 единици атомна маса; 6, 68 -27 10-27 kg.
натоварване
Положително, двойно зареждане на електрона, или това, което е същото: 3.2: 10-19 C.
скорост
От порядъка на между 1, 5 · 107 m / s и 3 · 107 m / s.
йонизация
Те имат висок капацитет за йонизиране на газове, превръщайки ги в проводими газове.
Кинетична енергия
Кинетичната му енергия е много висока в резултат на голямата му маса и скорост.
Капацитет на проникване
Те имат нисък капацитет на проникване. В атмосферата те бързо губят скорост, когато взаимодействат с различни молекули в резултат на голямата им маса и електрически заряд.
Алфа гниене
Алфа-разпад или алфа-разпад е вид радиоактивен разпад, който се състои от излъчване на алфа-частица.
Когато това се случи, радиоактивното ядро вижда масовото си число намалено с четири единици и атомния му номер с две единици.
По принцип процесът е както следва:
A Z X → A-4 Z-2 Y + 4 2 He
Алфа-разпадът обикновено се случва в по-тежки ядра. Теоретично, тя може да се появи само в ядра, малко по-тежки от никела, в които общата енергия на свързване на нуклон вече не е минимална.
Най-леките ядра, излъчващи известни алфа частици, са изотопите на по-ниска маса на телура. Така, телур 106 (106Te) е най-лекият изотоп, в който се среща алфа-разпад в природата. Въпреки това, по изключение 8Be може да се раздели на две алфа частици.
Тъй като алфа частиците са относително тежки и са положително заредени, техният среден свободен път е много кратък, така че те бързо губят кинетичната си енергия на кратко разстояние от източника.
Алфа-разпад от ядра на уран
Много често срещан случай на алфа разпад се извършва в уран. Уранът е най-тежкият химически елемент, който се среща в природата.
В естествената си форма уранът се среща в три изотопа: уран-234 (0.01%), уран-235 (0.71%) и уран-238 (99.28%). Процесът на алфа-разпад за най-разпространения уранов изотоп е както следва:
238 92 U → 234 90 Th +4 2 He
хелий
Целият хелий, който в момента съществува на Земята, произхожда от процесите на алфа-разпад на различни радиоактивни елементи.
Поради тази причина тя обикновено се намира в минерални находища, богати на уран или торий. По същия начин, тя също така се свързва с кладенци за добив на природен газ.
Токсичност и рискове за здравето от алфа частици
Като цяло, външната алфа радиация не представлява риск за здравето, тъй като алфа частиците могат да пътуват само на разстояние от няколко сантиметра.
По този начин алфа частиците се абсорбират от газовете, намиращи се само на няколко сантиметра от въздуха или от тънкия външен слой мъртва кожа на човек, като по този начин се избягва всякакъв риск за здравето на хората.
Въпреки това, алфа частици са много опасни за здравето в случай на поглъщане или вдишване.
Това е така, защото, въпреки че имат малка проникваща сила, тяхното въздействие е много голямо, тъй като те са най-тежките атомни частици, излъчвани от радиоактивен източник.
приложения
Алфа частиците имат различни приложения. Някои от най-важните са следните:
- Лечение на рак.
- Премахване на статичното електричество в промишлени приложения.
- Използване в детектори за дим.
- Източник на гориво за спътници и космически кораби.
- Захранващ източник за пейсмейкър.
- Захранващ източник за дистанционни сензорни станции.
- Източник на енергия за сеизмични и океанографски устройства.
Както може да се види, много често употребата на алфа частици е източник на енергия за различни приложения.
Освен това понастоящем едно от основните приложения на алфа частиците е като снаряди в ядрените изследвания.
Първо, алфа частици се произвеждат чрез йонизация (т.е. отделяне на електрони от хелиеви атоми). Впоследствие тези алфа частици се ускоряват при високи енергии.
