ALFA ČASTICE: OBJAV, VLASTNOSTI, APLIKÁCIE - FYZICKÝ - 2026

Tieto častice alfa (alebo alfa častice) sú jadrá atómov hélia ionizovaných teda stratili elektróny. Jadrá hélia sú tvorené dvoma protónmi a dvoma neutrónmi. Tieto častice teda majú kladný elektrický náboj, ktorého hodnota je dvojnásobkom náboja elektrónu a ich atómová hmotnosť je 4 atómové hmotnostné jednotky.

Častice alfa sú emitované spontánne určitými rádioaktívnymi látkami. V prípade Zeme je hlavným známym prírodným zdrojom žiarenia alfa radónový plyn. Radón je rádioaktívny plyn prítomný v pôde, vode, vzduchu a niektorých horninách.

objav

Bolo to v rokoch 1899 a 1900, keď fyzici Ernest Rutherford (ktorý pracoval na McGill University v Montreale v Kanade) a Paul Villard (ktorí pracovali v Paríži) rozlišovali tri typy podaní, ktoré sám Rutherford označil ako: alfa, beta a gama.

Rozlišovalo sa na základe ich schopnosti preniknúť do objektov a ich vychýlenia účinkom magnetického poľa. Na základe týchto vlastností Rutherford definoval alfa lúče ako látky s najnižšou penetračnou kapacitou pri bežných objektoch.

Rutherfordova práca teda zahŕňala meranie pomeru hmotnosti alfa častice k jej náboju. Tieto merania ho viedli k domnienke, že alfa častice boli dvojnásobne nabité héliové ióny.

Nakoniec v roku 1907 sa Ernestu Rutherfordovi a Thomasovi Roydsovi podarilo preukázať, že hypotéza stanovená Rutherfordom bola pravdivá, čo ukazuje, že alfa častice boli dvojnásobne ionizovanými iónmi hélia.

vlastnosti

Niektoré z hlavných charakteristík alfa častíc sú nasledujúce:

Atómová hmota

4 atómové hmotnostné jednotky; to znamená, 6,68 x ^10-27 kg.

Naložiť

Pozitívne, dvojnásobné nabitie elektrónu alebo rovnaké: 3,2 ∙ 10 ^-19 ° C

rýchlosť

Rádovo medzi 1,5 x 10 ⁷ m / s a 3 · 10 ⁷ m / s.

ionizácie

Majú vysokú kapacitu na ionizáciu plynov a ich premena na vodivé plyny.

Kinetická energia

Jeho kinetická energia je veľmi vysoká v dôsledku svojej veľkej hmotnosti a rýchlosti.

Penetračná kapacita

Majú nízku penetračnú kapacitu. V atmosfére strácajú rýchlo, keď interagujú s rôznymi molekulami v dôsledku veľkého množstva energie a elektrického náboja.

Rozpad alfa

Rozpad alfa alebo alfa rozpad je typ rádioaktívneho rozpadu, ktorý pozostáva z emisie alfa častíc.

Keď sa to stane, rádioaktívne jadro vidí svoje hmotnostné číslo znížené o štyri jednotky a svoje atómové číslo o dve jednotky.

Všeobecne je tento postup nasledujúci:

^A _Z X → ^A-4 _Z-2 Y + ⁴ ₂ He

Rozpad alfa sa zvyčajne vyskytuje v ťažších nuklidoch. Teoreticky sa môže vyskytovať iba v jadrách trochu ťažších ako nikel, v ktorých celková väzbová energia na jeden nukleón už nie je minimálna.

Najľahšie známe jadrá emitujúce alfa sú izotopy telúru s najnižšou hmotnosťou. Tellurium 106 ( ¹⁰⁶ Te) je teda najľahší izotop, v ktorom sa v prírode vyskytuje alfa rozpad. Výnimočne sa však ⁸ Be môže rozdeliť na dve častice alfa.

Pretože alfa častice sú relatívne ťažké a pozitívne nabité, ich stredná voľná dráha je veľmi krátka, takže rýchlo strácajú svoju kinetickú energiu v krátkej vzdialenosti od zdroja emitujúceho žiarenie.

Rozpad alfa z jadier uránu

V uráne sa vyskytuje veľmi častý prípad alfa rozpadu. Urán je najťažší chemický prvok v prírode.

Vo svojej prirodzenej podobe sa urán vyskytuje v troch izotopoch: urán 234 (0,01%), urán 235 (0,71%) a urán 238 (99,28%). Proces rozpadu alfa pre najhojnejší izotop uránu je nasledujúci:

²³⁸ ₉₂ U → ²³⁴ ₉₀ Th + ⁴ ₂ He

hélium

Celé hélium, ktoré v súčasnosti existuje na Zemi, má svoj pôvod v procesoch alfa rozkladu rôznych rádioaktívnych prvkov.

Z tohto dôvodu sa zvyčajne vyskytuje v ložiskách nerastov bohatých na urán alebo tórium. Podobne je spojená aj s vrtmi na ťažbu zemného plynu.

Toxicita a zdravotné riziká častíc alfa

Externé alfa žiarenie vo všeobecnosti nepredstavuje riziko pre zdravie, pretože alfa častice môžu prejsť iba niekoľko centimetrov.

Týmto spôsobom sú alfa častice absorbované plynmi prítomnými v niekoľkých málo centimetroch vzduchu alebo tenkou vonkajšou vrstvou odumretej pokožky osoby, čím bránia, aby predstavovali akékoľvek riziko pre ľudské zdravie.

Alfa častice sú však veľmi nebezpečné pre zdravie, ak sú požité alebo vdýchnuté.

Je to tak preto, že hoci majú malú penetračnú silu, ich vplyv je veľmi veľký, pretože ide o najťažšie atómové častice emitované rádioaktívnym zdrojom.

aplikácia

Alfa častice majú rôzne použitie. Medzi najdôležitejšie patria:

- Liečba rakoviny.

- Eliminácia statickej elektriny v priemyselných aplikáciách.

- Použitie v detektoroch dymu.

- Zdroj paliva pre satelity a kozmické lode.

- Zdroj energie pre kardiostimulátory.

- Zdroj energie pre vzdialené snímacie stanice.

- Zdroj energie pre seizmické a oceánografické zariadenia.

Ako je vidieť, veľmi časté použitie alfa častíc je zdrojom energie pre rôzne aplikácie.

Okrem toho je jednou z hlavných aplikácií alfa častíc v súčasnosti projektil v jadrovom výskume.

Najprv sa alfa častice vyrábajú ionizáciou (to znamená oddeľovaním elektrónov od atómov hélia). Neskôr sa tieto alfa častice urýchlia na vysoké energie.

Referencie

1. Alfa častice (nd). Na Wikipédii. Našiel sa 17. apríla 2018, z en.wikipedia.org.
2. Rozpad alfa (nd). Na Wikipédii. Našiel sa 17. apríla 2018, z en.wikipedia.org.
3. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Kvantová fyzika: Atómy, molekuly, tuhé látky, jadrá a častice. Mexico DF: Limusa.
4. Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph (2002). Modern Physics (4. vydanie). WH Freeman.
5. Krane, Kenneth S. (1988). Úvodná jadrová fyzika. John Wiley a synovia.
6. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Kvantová fyzika: Atómy, molekuly, tuhé látky, jadrá a častice. Mexico DF: Limusa.