ALFAPARTIKLER: OPDAGELSE, KARAKTERISTIKA, ANVENDELSER - FYSISK - 2025

De alfapartikler (eller a-partikler) er kerner af heliumatomer ioniseret derfor har mistet elektroner. Heliumkerner består af to protoner og to neutroner. Så disse partikler har en positiv elektrisk ladning, hvis værdi er dobbelt så meget som elektronens ladning, og deres atommasse er 4 atommasseenheder.

Alfapartikler udsendes spontant af visse radioaktive stoffer. I tilfælde af Jorden er den mest kendte naturlige kilde til alfa-strålingemission radongas. Radon er en radioaktiv gas, der findes i jord, vand, luft og nogle klipper.

Opdagelse

Det var gennem årene 1899 og 1900, da fysikerne Ernest Rutherford (der arbejdede ved McGill University i Montreal, Canada) og Paul Villard (der arbejdede i Paris) differentierede tre typer arkiveringer, navngivet af Rutherford selv som: alfa, beta og gamma.

Forskellen blev foretaget på grundlag af deres evne til at trænge gennem genstande og deres afbøjning ved hjælp af et magnetfelt. I kraft af disse egenskaber definerede Rutherford alfa-stråler som den laveste penetrationskapacitet i almindelige genstande.

Således omfattede Rutherfords arbejde målinger af forholdet mellem en alfa-partikelmasse i forhold til dens ladning. Disse målinger førte til, at han antagede, at alfapartiklerne var dobbelt ladede heliumioner.

Endelig, i 1907, lykkedes det Ernest Rutherford og Thomas Royds at vise, at den af ​​Rutherford etablerede hypotese var sand, hvilket viste, at alfa-partikler dobbelt ioniserede heliumioner.

egenskaber

Nogle af de vigtigste egenskaber ved alfapartikler er som følger:

Atom masse

4 atommasseenheder; det vil sige 6,68 ∙ ^10-27 kg.

belastning

Positiv, dobbelt så meget som elektronens ladning, eller hvad der er det samme: 3,2 ∙ 10 ^-19 C.

Hastighed

Af størrelsesordenen 1,5 · 10 ⁷ m / s og 3 · 10 ⁷ m / s.

Ionisering

De har en høj kapacitet til at ionisere gasser og omdanner dem til ledende gasser.

Kinetisk energi

Dens kinetiske energi er meget høj som en konsekvens af dens store masse og hastighed.

Penetrationskapacitet

De har en lav penetrationskapacitet. I atmosfæren mister de hastigheden hurtigt, når de interagerer med forskellige molekyler som en konsekvens af deres store masse og elektriske ladning.

Alfafald

Alfa-henfald eller alfa-forfald er en type radioaktivt henfald, der består af emissionen af ​​en alfa-partikel.

Når dette sker, ser den radioaktive kerne sit massetal reduceres med fire enheder og dets atomnummer med to enheder.

Generelt er processen som følger:

^A _Z X → ^A-4 _Z-2 Y + ⁴ ₂ He

Alfa-forfald forekommer normalt i de tungere nuklider. Teoretisk kan det kun forekomme i kerner, der er noget tungere end nikkel, hvor den samlede bindingsenergi pr. Nukleon ikke længere er minimal.

De letteste kendte alfa-emitterende kerner er isotoper med den laveste masse af tellur. Tellurium 106 (¹⁰⁶ Te) er således den letteste isotop, i hvilken alfa-forfald forekommer i naturen. Undtagelsesvis kan ⁸ Be opdeles i to alfapartikler.

Da alfapartikler er relativt tunge og positivt ladede, er deres gennemsnitlige frie vej meget kort, så de mister hurtigt deres kinetiske energi i en kort afstand fra den udsendende kilde.

Alfa-henfald fra urankerne

Et meget almindeligt tilfælde af alfa-forfald forekommer i uran. Uran er det tungeste kemiske element, der findes i naturen.

I sin naturlige form forekommer uran i tre isotoper: uran-234 (0,01%), uran-235 (0,71%) og uran-238 (99,28%). Alfa-henfaldsprocessen for den mest rigelige uranisotop er som følger:

²³⁸ ₉₂ U → ²³⁴ ₉₀ Th + ⁴ ₂ He

Helium

Alt det helium, der i øjeblikket findes på Jorden, har sin oprindelse i alfa-henfaldsprocesserne for forskellige radioaktive elementer.

Af denne grund findes det normalt i mineralaflejringer rig på uran eller thorium. Tilsvarende er det også forbundet med naturgasekstraktionsbrønde.

Toksicitet og sundhedsfare ved alfapartikler

Generelt udgør ekstern alfa-stråling ikke en sundhedsrisiko, da alfapartikler kun kan bevæge sig afstand på nogle få centimeter.

På denne måde absorberes alfa-partikler af de gasser, der er til stede i kun få centimeter luft eller af det tynde ydre lag af død hud på en person, hvilket forhindrer dem i at udgøre nogen risiko for menneskers sundhed.

Alfa-partikler er imidlertid meget sundhedsfarlige, hvis de indtages eller indåndes.

Dette er tilfældet, selv om de har lidt gennemtrængende kraft, er deres påvirkning meget stor, da de er de tungeste atompartikler, der udsendes af en radioaktiv kilde.

Applikationer

Alfapartikler har forskellige anvendelser. Nogle af de vigtigste er følgende:

- Kræftbehandling.

- Fjernelse af statisk elektricitet i industrielle applikationer.

- Brug i røgdetektorer.

- Brændstofskilde til satellitter og rumfartøjer.

- Strømkilde til pacemakere.

- Strømkilde til fjernsensorstationer.

- Strømkilde til seismiske og oceanografiske enheder.

Som det kan ses, er en meget almindelig anvendelse af alfapartikler som en energikilde til forskellige anvendelser.

Desuden er en af ​​de vigtigste anvendelser af alfapartikler i dag som projektiler inden for nuklear forskning.

For det første produceres alfapartikler ved ionisering (det vil sige adskillelse af elektroner fra heliumatomer). Senere accelereres disse alfapartikler til høje energier.

Referencer

1. Alfapartikel (nd). På Wikipedia. Hentet den 17. april 2018 fra en.wikipedia.org.
2. Alfa-henfald (nd). På Wikipedia. Hentet den 17. april 2018 fra en.wikipedia.org.
3. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Kvantefysik: Atomer, molekyler, faste stoffer, kerner og partikler. Mexico DF: Limusa.
4. Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph (2002). Moderne fysik (4. udgave). WH Freeman.
5. Krane, Kenneth S. (1988). Indledende nuklear fysik. John Wiley & sønner.
6. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Kvantefysik: Atomer, molekyler, faste stoffer, kerner og partikler. Mexico DF: Limusa.