ALFA RÉSZECSKÉK: FELFEDEZÉS, JELLEMZŐK, ALKALMAZÁSOK - FIZIKAI - 2026

Az alfa-részecskék (vagy az α-részecskék) ionizált hélium atommagok, tehát elvesztett elektronok. A héliummag két protonból és két neutronból áll. Tehát ezeknek a részecskéknek pozitív elektromos töltése van, amelynek értéke kétszerese az elektron töltésének, és atomtömegük 4 atomtömeg egység.

Bizonyos radioaktív anyagok spontán módon bocsátják ki az alfa-részecskéket. A Föld esetében az alfa-sugárzás fő ismert természetes forrása a radongáz. A radon egy radioaktív gáz, amely jelen van a talajban, vízben, levegőben és néhány kőzetben.

Felfedezés

Az 1899 és 1900 évek során a fizikusok, Ernest Rutherford (aki a kanadai Montreali McGill Egyetemen dolgozott) és Paul Villard (aki Párizsban dolgozott) megkülönböztetett háromféle fájltípust, amelyeket maga Rutherford nevezett: alfa, béta és gamma.

A megkülönböztetés alapja az volt, hogy képesek behatolni a tárgyakba, és hogy eltérnek-e egy mágneses mező hatására. Ezeknek a tulajdonságoknak köszönhetően Rutherford az alfa-sugarakat úgy határozta meg, mint amelyek a legalacsonyabb behatolási képességgel rendelkeznek a közönséges tárgyakban.

Így Rutherford munkája magában foglalta az alfa-részecskék tömegének a töltéshez viszonyított arányának mérését is. Ezek a mérések arra késztették a feltevést, hogy az alfa-részecskék kétszeresen töltött héliumionokkal rendelkeznek.

Végül, 1907-ben Ernest Rutherfordnak és Thomas Roydsnek sikerült bebizonyítania, hogy a Rutherford által felállított hipotézis igaz, így megmutatva, hogy az alfa-részecskék kétszeresen ionizált hélium-ionok voltak.

jellemzők

Az alfa-részecskék néhány fő jellemzője a következő:

Atomtömeg

4 atomtömeg-egység; vagyis 6,68 × ^10–27 kg.

Betöltés

Pozitív, kétszer az elektron töltésével, vagy ugyanaz: 3,2 ∙ 10 ^-19 C.

Sebesség

Nagyságrendileg 1,5 · 10 ⁷ m / s és 3 · 10 ⁷ m / s.

Ionizálás

Nagyon képesek ionizálni a gázokat, és ezeket vezetőképes gázokká alakítják.

Kinetikus energia

Kinetikus energiája nagyon nagy a nagy tömeg és sebesség következtében.

Behatolási kapacitás

Kis penetrációs képességük van. A légkörben gyorsan elveszítik a sebességet, ha kölcsönhatásba lépnek különböző molekulákkal nagy tömegük és elektromos töltésük következtében.

Alfa-bomlás

Az alfa-bomlás vagy az alfa-bomlás egy olyan típusú radioaktív bomlás, amely egy alfa-részecske kibocsátásából áll.

Amikor ez megtörténik, a radioaktív atommag tömegszámát négy egységgel, atomszámát két egységgel látja el.

Általában a folyamat a következő:

^A _Z X → ^A-4 _Z-2 Y + ⁴ ₂ He

Az alfa-bomlás általában a nehezebb nuklidokban jelentkezik. Elméletileg csak a nikkelnél valamivel nehezebb magokban fordulhat elő, amelyekben a nukleononkénti összkötési energia már nem minimális.

A tellúr legkisebb ismert alfa-emittáló atommagjai a legalacsonyabb tömegű izotópjai. Így a 106 tellúr (¹⁰⁶ Te) a legkönnyebb izotóp, amelyben az alfa-bomlás történik a természetben. Kivételesen a ⁸ Be bontható két alfa-részecskére.

Mivel az alfa-részecskék viszonylag nehéz és pozitív töltésű, átlagos szabad útjuk nagyon rövid, így gyorsan elveszítik kinetikus energiájukat kis távolságra a kibocsátó forrástól.

Alfa-bomlás uránmagokból

Az uránban nagyon gyakran fordul elő alfa-bomlás. Az urán a természetben található legnehezebb kémiai elem.

Természetes formájában az urán három izotópban fordul elő: urán-234 (0,01%), urán-235 (0,71%) és urán-238 (99,28%). Az alfa-bomlás folyamata a legbőségesebb uránizotóp esetében a következő:

²³⁸ ₉₂ U → ²³⁴ ₉₀ Th + ⁴ ₂ He

Hélium

Az összes hélium, amely manapság a Földön létezik, a különböző radioaktív elemek alfa-bomlásának folyamatából származik.

Ezért általában uránban vagy tóriumban gazdag ásványi lerakódásokban találhatók. Hasonlóan, a földgáz kitermelő kutakhoz is kapcsolódik.

Az alfa-részecskék toxicitási és egészségügyi veszélyei

A külső alfa-sugárzás általában nem jelent egészségügyi kockázatot, mivel az alfa-részecskék csak néhány centiméter távolságra haladhatnak.

Ily módon az alfa-részecskék abszorbeálódnak a néhány centiméter levegőben lévő gázokon vagy az ember holt bőrének vékony külső rétegén, ezáltal megakadályozva, hogy az emberi egészség veszélyeztessék őket.

Az alfa-részecskék azonban nagyon veszélyesek az egészségre, ha lenyelik vagy belélegzik.

Ennek oka az, hogy annak ellenére, hogy csekély behatolóképességük van, hatásuk nagyon nagy, mivel ezek a radioaktív forrás által kibocsátott legnehezebb atomrészecskék.

Alkalmazások

Az alfa-részecskék különböző felhasználási területei. Néhány a legfontosabb a következők:

- Rák kezelés.

- A statikus elektromosság kiküszöbölése ipari alkalmazásokban.

- Használható füstérzékelőkben.

- Műholdak és műholdak forrása.

- Áramforrás a szívritmus-szabályozók számára.

- Áramforrás a távoli érzékelő állomások számára.

- Áramforrás szeizmikus és oceanográfiai eszközökhöz.

Mint látható, az alfa-részecskék nagyon gyakori felhasználása energiaforrásként szolgál különféle alkalmazásokhoz.

Ezenkívül manapság az alfa-részecskék egyik fő alkalmazása lövedékekként a nukleáris kutatásban.

Először az alfa-részecskéket ionizációval állítják elő (azaz elválasztják az elektronokat a hélium atomoktól). Később ezeket az alfa-részecskéket nagy energiákká gyorsítják fel.

Irodalom

1. Alfa részecske (második). A Wikipediaban. Visszakeresve: 2018. április 17-én, az en.wikipedia.org webhelyről.
2. Alfa-bomlás (második). A Wikipediaban. Visszakeresve: 2018. április 17-én, az en.wikipedia.org webhelyről.
3. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Kvantumfizika: atomok, molekulák, szilárd anyagok, atommagok és részecskék. Mexico DF: Limusa.
4. Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph (2002). Modern fizika (4. kiadás). WH Freeman.
5. Krane, Kenneth S. (1988). Bevezető nukleáris fizika. John Wiley & Sons.
6. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Kvantumfizika: atomok, molekulák, szilárd anyagok, atommagok és részecskék. Mexico DF: Limusa.