Alfa dalelės: atradimas, charakteristikos, taikomosios programos
Alfa dalelės (arba α dalelės) yra jonizuotų helio atomų branduoliai, todėl jie prarado savo elektronus. Helio branduoliai susideda iš dviejų protonų ir dviejų neutronų. Tuomet šiose dalelėse yra teigiamas elektros įkrovimas, kurio vertė yra dvigubai didesnė už elektrono įkrovą, o jo atominė masė yra 4 vienetai atominės masės.
Alfa dalelės spontaniškai išskiriamos tam tikromis radioaktyviomis medžiagomis. Žemės atveju pagrindinis žinomas natūralus alfa spinduliuotės šaltinis yra radono dujos. Radonas yra radioaktyvi dujos, esančios dirvožemyje, vandenyje, ore ir kai kuriose uolose.
„Discovery“
1899 ir 1900 metais, kai fizikai Ernestas Rutherfordas (dirbęs McGill universitete Monrealyje, Kanadoje) ir Paulas Villardas (dirbęs Paryžiuje), išskyrė trijų tipų radikalus, kuriuos pats Rutherfordas pavadino: alfa, beta ir gama.
Skirtumas buvo padarytas remiantis jo gebėjimu įsiskverbti į objektus ir jų nuokrypį dėl magnetinio lauko. Remiantis šiomis savybėmis, Rutherfordas apibrėžė alfa spindulius kaip tuos, kurie turėjo mažesnius įsiskverbimo pajėgumus paprastuose objektuose.
Taigi Rutherfordo darbas apėmė alfa dalelės masės santykį su jo krūviu. Šie matavimai leido jam nustatyti hipotezę, kad alfa dalelės buvo dvigubai įkrautos helio jonų.
Galiausiai, 1907 m. Ernestas Rutherfordas ir Thomas Royds sugebėjo parodyti, kad Rutherfordo nustatyta hipotezė buvo teisinga, ir tai parodė, kad alfa dalelės yra dvigubai jonizuoti helio jonai.
Savybės
Kai kurios pagrindinės alfa dalelių savybės yra šios:
Atominė masė
4 atominės masės vienetai; ty 6, 68 ∙ 10-27 kg.
Įkeliama
Teigiamas, dvigubas elektrono įkrovimas arba tas pats: 3.2 ∙ 10-19 C.
Greitis
Skirtumas nuo 1, 5 · 107 m / s iki 3, 107 m / s.
Jonizacija
Jie turi didelį gebėjimą jonizuoti dujas, paverčiant jas į laidžiąsias dujas.
Kinetinė energija
Jo kinetinė energija yra labai didelė dėl didelio masės ir greičio.
Skverbtis
Jie turi mažą įsiskverbimo pajėgumą. Atmosferoje jie greitai praranda greitį, kai sąveikauja su skirtingomis molekulėmis dėl jų didelės masės ir elektros krūvio.
Alfa skilimas
„Alpha decay“ arba „alfa“ skilimas yra radioaktyvaus skilimo tipas, kurį sudaro alfa dalelės emisija.
Tokiu atveju radioaktyviosios šerdies masės numeris sumažinamas keturiais vienetais, o atominis skaičius - dviem vienetais.
Apskritai šis procesas yra toks:
A Z X → A-4 Z-2 Y + 4 2 Jis
Alfa skilimas paprastai būna sunkesniuose branduoliuose. Teoriškai tai gali atsitikti tik tuose branduoliuose, kurie yra šiek tiek sunkesni už nikelį, kuriame bendra branduolio rišamoji energija nebėra minimali.
Lengvieji branduoliai, išskiriantys žinomas alfa daleles, yra žemesnio tellūro masės izotopai. Taigi, tellūras 106 (106Te) yra lengviausias izotopas, kuriame gamtoje atsiranda alfa skilimas. Tačiau išimtiniais atvejais 8Be galima suskirstyti į dvi alfa daleles.
Kadangi alfa dalelės yra gana sunkios ir yra teigiamai įkrautos, jų vidutinis laisvas kelias yra labai trumpas, todėl jie greitai praranda kinetinę energiją mažu atstumu nuo šaltinio.
Alfa skilimas iš urano branduolių
Labai dažnas alfa degradacijos atvejis vyksta urane. Uranas yra sunkiausias cheminis elementas, randamas gamtoje.
Natūralios formos uranas atsiranda trijuose izotopuose: urano-234 (0, 01%), urano-235 (0, 71%) ir urano-238 (99, 28%). Labiausiai urano izotopų alfa skilimo procesas yra toks:
238 92 U → 234 90 Th +4 2 Jis
Helio
Visas šiuo metu Žemėje esantis helis yra kilęs iš įvairių radioaktyviųjų elementų alfa skilimo procesų.
Dėl šios priežasties jis paprastai randamas mineralų telkiniuose, kuriuose yra daug urano ar torio. Panašiai jis taip pat susijęs su gamtinių dujų gavybos šuliniais.
Alfa dalelių toksiškumas ir pavojai sveikatai
Apskritai, išorinė alfa spinduliuotė nekelia pavojaus sveikatai, nes alfa dalelės gali keliauti tik keliais centimetrais.
Tokiu būdu alfa dalelės sugeria dujas, esančias vos keli centimetrai oro, arba plonas išorinis asmens negyvos odos sluoksnis, taip išvengiant bet kokios rizikos žmonių sveikatai.
Tačiau alfa dalelės yra labai pavojingos sveikatai nurijus ar įkvėpus.
Taip yra todėl, kad, nors jie turi mažai įsiskverbimo galią, jų poveikis yra labai didelis, nes jie yra sunkiausi radioaktyviųjų šaltinių išskiriamos atominės dalelės.
Programos
Alfa dalelės yra skirtingos. Kai kurie iš svarbiausių yra šie:
- Vėžio gydymas.
- Statinės elektros pašalinimas pramonėje.
- Naudoti dūmų detektoriuose.
- palydovų ir erdvėlaivių kuro šaltinis.
- Energijos šaltinis širdies stimuliatoriui.
- Nuotolinių jutiklių stočių maitinimo šaltinis.
- Seisminių ir okeanografinių įrenginių energijos šaltinis.
Kaip matyti, labai dažnas alfa dalelių naudojimas yra energijos šaltinis įvairioms programoms.
Be to, šiuo metu viena iš pagrindinių alfa dalelių taikomųjų veiksmų yra kaip branduolinių tyrimų projekcijos.
Pirma, alfa dalelės gaminamos jonizuojant (ty atskiriant elektronus nuo helio atomų). Vėliau šios alfa dalelės yra pagreitintos didelėmis energijomis.
