АЛЬФА-ЧАСТИЦЫ: ОТКРЫТИЕ, ХАРАКТЕРИСТИКИ, ПРИМЕНЕНИЕ - ФИЗИЧЕСКИЙ - 2025

Этот альфа - частица (или альфа - частиц) являются ядрами атомов гелия ионизированных поэтому потеряли электроны. Ядра гелия состоят из двух протонов и двух нейтронов. Таким образом, эти частицы имеют положительный электрический заряд, величина которого в два раза больше заряда электрона, а их атомная масса равна 4 атомным единицам массы.

Некоторые радиоактивные вещества спонтанно испускают альфа-частицы. В случае Земли основным известным естественным источником альфа-излучения является газ радон. Радон - это радиоактивный газ, который присутствует в почве, воде, воздухе и некоторых породах.

открытие

Это было в течение 1899 и 1900 годов, когда физики Эрнест Резерфорд (который работал в Университете Макгилла в Монреале, Канада) и Поль Виллар (который работал в Париже) различали три типа заявок, названных самим Резерфордом как: альфа, бета и гамма.

Различие проводилось на основе их способности проникать в предметы и их отклонения под действием магнитного поля. Благодаря этим свойствам Резерфорд определил альфа-лучи как имеющие самую низкую проникающую способность среди обычных объектов.

Таким образом, работа Резерфорда включала измерения отношения массы альфа-частицы к ее заряду. Эти измерения привели его к предположению, что альфа-частицы были двухзарядными ионами гелия.

Наконец, в 1907 году Эрнесту Резерфорду и Томасу Ройдсу удалось показать, что гипотеза, установленная Резерфордом, верна, тем самым показывая, что альфа-частицы были дважды ионизированными ионами гелия.

характеристики

Некоторые из основных характеристик альфа-частиц следующие:

Атомная масса

4 атомные единицы массы; то есть 6,68 ∙ 10 ^-27 кг.

нагрузка

Положительный, в два раза больше заряда электрона, или что то же: 3,2 ∙ 10 ^{-19 Кл} .

скорость

Порядка от 1,5 · 10 ⁷ м / с до 3 · 10 ⁷ м / с.

Ионизация

Они обладают высокой способностью ионизировать газы, превращая их в токопроводящие газы.

Кинетическая энергия

Его кинетическая энергия очень высока из-за большой массы и скорости.

Проникающая способность

У них низкая проникающая способность. В атмосфере они быстро теряют скорость при взаимодействии с различными молекулами из-за их большой массы и электрического заряда.

Альфа-распад

Альфа-распад или альфа-распад - это тип радиоактивного распада, который состоит из испускания альфа-частицы.

Когда это происходит, массовое число радиоактивного ядра уменьшается на четыре единицы, а атомный номер - на две единицы.

В целом процесс выглядит следующим образом:

^A _Z X → ^A-4 _Z-2 Y + ⁴ ₂ He

Альфа-распад обычно происходит в более тяжелых нуклидах. Теоретически это может происходить только в ядрах несколько тяжелее никеля, в которых общая энергия связи на нуклон больше не минимальна.

Самые легкие известные альфа-излучающие ядра - это изотопы теллура с наименьшей массой. Таким образом, теллур 106 ( ¹⁰⁶ Те) - самый легкий изотоп, в котором альфа-распад происходит в природе. Однако в исключительных случаях ⁸ Be можно разбить на две альфа-частицы.

Поскольку альфа-частицы относительно тяжелые и положительно заряжены, их длина свободного пробега очень мала, поэтому они быстро теряют кинетическую энергию на небольшом расстоянии от источника излучения.

Альфа-распад от ядер урана

Очень распространенный случай альфа-распада происходит в уране. Уран - самый тяжелый химический элемент в природе.

В своей естественной форме уран присутствует в трех изотопах: уран-234 (0,01%), уран-235 (0,71%) и уран-238 (99,28%). Процесс альфа-распада наиболее распространенного изотопа урана выглядит следующим образом:

²³⁸ ₉₂ U → ²³⁴ ₉₀ Th + ⁴ ₂ He

гелий

Весь гелий, который в настоящее время существует на Земле, происходит из процессов альфа-распада различных радиоактивных элементов.

По этой причине его обычно находят в месторождениях полезных ископаемых, богатых ураном или торием. Точно так же это также связано с скважинами для добычи природного газа.

Токсичность и опасность альфа-частиц для здоровья

Как правило, внешнее альфа-излучение не представляет опасности для здоровья, поскольку альфа-частицы могут преодолевать расстояния всего в несколько сантиметров.

Таким образом, альфа-частицы поглощаются газами, присутствующими всего в нескольких сантиметрах воздуха, или тонким внешним слоем омертвевшей кожи человека, предотвращая, таким образом, опасность для здоровья человека.

Однако альфа-частицы очень опасны для здоровья при проглатывании или вдыхании.

Это потому, что, хотя они и обладают небольшой проникающей способностью, их воздействие очень велико, поскольку они являются самыми тяжелыми атомными частицами, испускаемыми радиоактивным источником.

Приложения

Альфа-частицы имеют разные применения. Вот некоторые из наиболее важных:

- Лечение рака.

- Устранение статического электричества в промышленных приложениях.

- Использование в детекторах дыма.

- Источник топлива для спутников и космических аппаратов.

- Источник питания для кардиостимуляторов.

- Источник питания для выносных сенсорных станций.

- Источник питания для сейсмических и океанографических приборов.

Как можно видеть, очень часто альфа-частицы используются в качестве источника энергии для различных приложений.

Более того, одно из основных применений альфа-частиц сегодня - это снаряды в ядерных исследованиях.

Во-первых, альфа-частицы образуются за счет ионизации (то есть отделения электронов от атомов гелия). Позже эти альфа-частицы ускоряются до высоких энергий.

Ссылки

1. Альфа-частица (nd). В Википедии. Получено 17 апреля 2018 г. с сайта en.wikipedia.org.
2. Альфа-распад (nd). В Википедии. Получено 17 апреля 2018 г. с сайта en.wikipedia.org.
3. Айсберг, Роберт Резник, Роберт (1994). Квантовая физика: атомы, молекулы, твердые тела, ядра и частицы. Мексика ДФ: Лимуса.
4. Типлер, Пол; Ллевеллин, Ральф (2002). Современная физика (4-е изд.). WH Freeman.
5. Крейн, Кеннет С. (1988). Введение в ядерную физику. Джон Вили и сыновья.
6. Айсберг, Роберт Резник, Роберт (1994). Квантовая физика: атомы, молекулы, твердые тела, ядра и частицы. Мексика ДФ: Лимуса.