Обнаружение альфа-частиц, характеристики, применение

альфа-частицы (или частицы α) являются ядрами ионизированных атомов гелия, которые, следовательно, потеряли свои электроны. Ядра гелия состоят из двух протонов и двух нейтронов. Тогда эти частицы имеют положительный электрический заряд, значение которого в два раза больше заряда электрона, а его атомная масса равна 4 единицам атомной массы..

Альфа-частицы испускаются спонтанно некоторыми радиоактивными веществами. В случае Земли основным известным естественным источником излучения альфа-излучения является газ радон. Радон - это радиоактивный газ, который присутствует в почве, воде, воздухе и некоторых породах.

индекс

• 1 открытие
• 2 Характеристики
  • 2.1 Атомная масса
  • 2.2 Нагрузка
  • 2.3 Скорость
  • 2.4 Ионизация
  • 2.5 Кинетическая энергия
  • 2.6 Проникающая способность
• 3 Альфа-распад
  • 3.1 Альфа-распад из ядер урана
  • 3.2 Гелий
• 4 Токсичность и риск для здоровья альфа-частиц
• 5 приложений
• 6 Ссылки

открытие

В течение 1899 и 1900 годов физики Эрнест Резерфорд (который работал в Университете Макгилла в Монреале, Канада) и Пол Виллар (который работал в Париже) различали три типа поселений, названных самим Резерфордом: альфа, бета и гамма.

Различие было сделано на основе его способности проникать в объекты и их отклонения из-за магнитного поля. Благодаря этим свойствам Резерфорд определил альфа-лучи как обладающие меньшей проникающей способностью в обычных объектах..

Таким образом, работа Резерфорда включала измерения отношения массы альфа-частицы к ее заряду. Эти измерения привели его к гипотезе о том, что альфа-частицы были дважды заряженными ионами гелия..

Наконец, в 1907 году Эрнест Резерфорд и Томас Ройдс смогли продемонстрировать, что гипотеза, основанная Резерфордом, была верной, что свидетельствует о том, что альфа-частицы были ионизированными ионами гелия..

черты

Некоторые из основных характеристик альфа-частиц следующие:

Атомная масса

4 единицы атомной массы; то есть 6,68 ∙ 10^-27 килограмм.

нагрузка

Положительный, удвоенный заряд электрона, или что то же самое: 3,2 ∙ 10^-19 С.

скорость

Порядка 1,5 · 10⁷ м / с и 3 · 10⁷ м / с.

ионизация

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

Кинетическая энергия

Его кинетическая энергия очень высока в результате его большой массы и скорости..

Способность проникновения

Они имеют низкую проникающую способность. В атмосфере они быстро теряют скорость при взаимодействии с различными молекулами вследствие их большой массы и электрического заряда..

Альфа-распад

Альфа-распад или альфа-распад является типом радиоактивного распада, который состоит из излучения альфа-частицы.

Когда это происходит, радиоактивное ядро ​​видит, что его массовое число уменьшается на четыре единицы, а его атомный номер на две единицы..

В общем, процесс выглядит следующим образом:

_Z X → ^А-4_Z-2и + ⁴₂У меня есть

Альфа-распад обычно происходит в более тяжелых ядрах. Теоретически, это может происходить только в ядрах, немного более тяжелых, чем никель, в которых общая энергия связи на нуклон больше не является минимальной.

Самыми легкими ядрами, испускающими известные альфа-частицы, являются изотопы с меньшей массой теллура. Таким образом, теллур 106 (¹⁰⁶Те) является самым легким изотопом, в котором альфа-распад происходит в природе. Однако исключительно ⁸Быть можно разбить на две альфа-частицы.

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

Альфа-распад из ядер урана

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

В своей естественной форме уран содержится в трех изотопах: уран-234 (0,01%), уран-235 (0,71%) и уран-238 (99,28%). Процесс альфа-распада для наиболее распространенного изотопа урана заключается в следующем:

²³⁸₉₂ U → ²³⁴₉₀Th +⁴₂У меня есть

гелий

Весь гелий, который в настоящее время существует на Земле, берет свое начало в процессах альфа-распада различных радиоактивных элементов..

По этой причине его обычно находят в залежах полезных ископаемых, богатых ураном или торием. Кроме того, это также связано с добычей природного газа в скважинах..

Токсичность и риск для здоровья альфа-частиц

В целом, внешнее альфа-излучение не представляет опасности для здоровья, поскольку альфа-частицы могут перемещаться на расстояние всего нескольких сантиметров..

Таким образом, альфа-частицы поглощаются газами, присутствующими всего в нескольких сантиметрах воздуха, или тонким внешним слоем мертвой кожи человека, что позволяет избежать какого-либо риска для здоровья людей..

Однако альфа-частицы очень опасны для здоровья, если они попадают в организм или вдыхаются..

Это потому, что, хотя они имеют небольшую проникающую способность, их воздействие очень велико, поскольку они представляют собой самые тяжелые атомные частицы, испускаемые радиоактивным источником..

приложений

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

- Лечение рака.

- Устранение статического электричества в промышленности.

- Использование в детекторах дыма.

- Источник топлива для спутников и космических аппаратов.

- Источник питания для кардиостимулятора.

- Источник питания для удаленных сенсорных станций.

- Источник энергии для сейсмических и океанографических устройств.

Как вы можете видеть, очень распространенное использование альфа-частиц в качестве источника энергии для различных приложений.

Кроме того, в настоящее время одним из основных применений альфа-частиц является использование снарядов в ядерных исследованиях..

Во-первых, альфа-частицы получают ионизацией (то есть, отделяя электроны от атомов гелия). Позже эти альфа-частицы ускоряются при высоких энергиях.

ссылки

1. Альфа-частица (н.д.). В википедии. Получено 17 апреля 2018 г. с сайта en.wikipedia.org.
2. Альфа-распад (н.д.). 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 Д.Ф .: Лимуза.
4. Типлер, Пол; Ллевеллин, Ральф (2002). Современная физика(4-е изд.). У. Х. Фриман.
5. Крейн, Кеннет С. (1988). Вводная Ядерная Физика. Джон Вили и сыновья.
6. Айсберг, Роберт Резник, Роберт (1994). Квантовая физика: атомы, молекулы, твердые тела, ядра и частицы. Мексика Д.Ф .: Лимуза.