ALFAPARTIKLAR: UPPTÄCKT, EGENSKAPER, APPLIKATIONER - FYSISK - 2025

De alfapartiklar (eller a-partiklar) är kärnor av heliumatomer joniserade därför har förlorat elektroner. Heliumkärnor består av två protoner och två neutroner. Så dessa partiklar har en positiv elektrisk laddning vars värde är dubbelt så mycket som elektronens laddning, och deras atommassa är 4 atommasseenheter.

Alfapartiklar avges spontant av vissa radioaktiva ämnen. När det gäller jorden är den huvudsakliga kända naturliga källan för alfa-strålningsemission radongas. Radon är en radioaktiv gas som finns i mark, vatten, luft och vissa stenar.

Upptäckt

Det var under åren 1899 och 1900 som fysikerna Ernest Rutherford (som arbetade vid McGill University i Montreal, Kanada) och Paul Villard (som arbetade i Paris) differentierade tre typer av ansökningar, benämnda av Rutherford själv som: alfa, beta och gamma.

Skillnaden gjordes baserat på deras förmåga att penetrera föremål och deras avböjning genom effekten av ett magnetfält. På grund av dessa egenskaper definierade Rutherford alfastrålar som att ha den lägsta penetrationskapaciteten i vanliga föremål.

Således inkluderade Rutherfords arbete mätningar av förhållandet mellan en alfa-partikelns massa relativt dess laddning. Dessa mätningar ledde till att han antog att alfapartiklarna var dubbelt laddade heliumjoner.

Slutligen lyckades Ernest Rutherford och Thomas Royds 1907 visa att hypotesen som upprättades av Rutherford var sant, vilket visade att alfapartiklar dubbelt joniserade heliumjoner.

egenskaper

Några av de viktigaste egenskaperna för alfapartiklar är följande:

Atomisk massa

4 atommassaenheter; det vill säga 6,68 ∙ ^10-27 kg.

Ladda

Positiv, dubbelt så mycket som elektronens laddning, eller vad som är samma: 3,2 ∙ 10 ^-19 C.

Fart

Av storleksordningen mellan 1,5 · 10 ⁷ m / s och 3 · 10 ⁷ m / s.

Jonisering

De har en hög kapacitet att jonisera gaser och omvandlar dem till ledande gaser.

Rörelseenergi

Dess kinetiska energi är mycket hög som en följd av dess stora massa och hastighet.

Penetrationskapacitet

De har en låg penetrationskapacitet. I atmosfären förlorar de hastigheten snabbt när de interagerar med olika molekyler som en följd av deras stora massa och elektriska laddning.

Alfa-förfall

Alfa-förfall eller alfa-förfall är en typ av radioaktivt förfall som består av utsläpp av en alfapartikel.

När detta händer ser den radioaktiva kärnan att dess massantal minskas med fyra enheter och dess atomtal med två enheter.

I allmänhet är processen enligt följande:

^A _Z X → ^A-4 _Z-2 Y + ⁴ ₂ He

Alfa-förfall förekommer normalt i de tyngre nukliderna. Teoretiskt kan det bara förekomma i kärnor som är något tyngre än nickel, där den totala bindande energin per nukleon inte längre är minimal.

De lättaste kända alfa-emitterande kärnorna är isotoper med lägsta massa av tellur. Således är tellurium 106 ( ¹⁰⁶ Te) den lättaste isotopen i vilken alfaförlust inträffar i naturen. Undantagsvis kan ⁸ Be delas upp i två alfapartiklar.

Eftersom alfapartiklar är relativt tunga och positivt laddade är deras genomsnittliga fria bana mycket kort, så de förlorar snabbt sin kinetiska energi på ett kort avstånd från den utsända källan.

Alfa-förfall från urankärnor

Ett mycket vanligt fall av alfa-sönderfall förekommer i uran. Uran är det tyngsta kemiska elementet som finns i naturen.

I sin naturliga form förekommer uran i tre isotoper: uran-234 (0,01%), uran-235 (0,71%) och uran-238 (99,28%). Alfa-sönderfallsprocessen för den vanligaste uranisotopen är följande:

²³⁸ ₉₂ U → ²³⁴ ₉₀ Th + ⁴ ₂ He

Helium

Allt helium som för närvarande finns på jorden har sitt ursprung i alfaförlustprocesserna för olika radioaktiva element.

Av denna anledning finns det vanligtvis i mineralavlagringar som är rika på uran eller thorium. På liknande sätt är det också förknippat med naturgasuttagsbrunnar.

Toxicitet och hälsorisker av alfapartiklar

I allmänhet utgör inte extern alfasstrålning någon hälsorisk, eftersom alfapartiklar bara kan resa avstånd på några centimeter.

På detta sätt absorberas alfapartiklar av gaserna som finns i bara några centimeter luft eller av det tunna yttre skiktet av död hud hos en person, vilket förhindrar dem från att utgöra någon risk för människors hälsa.

Alfapartiklar är emellertid mycket hälsofarliga om de intas eller inandas.

Detta är så eftersom, trots att de har liten penetrerande kraft, är deras inverkan mycket stor eftersom de är de tyngsta atompartiklarna som släpps ut från en radioaktiv källa.

tillämpningar

Alfapartiklar har olika tillämpningar. Några av de viktigaste är följande:

- Cancer behandling.

- Eliminering av statisk elektricitet i industriella tillämpningar.

- Använd i rökdetektorer.

- Bränslekälla för satelliter och rymdskepp.

- Strömkälla för pacemakare.

- Strömkälla för fjärrsensorstationer.

- Strömkälla för seismiska och oceanografiska enheter.

Som man ser är en mycket vanlig användning av alfapartiklar en energikälla för olika tillämpningar.

Dessutom är en av de viktigaste användningarna av alfapartiklar idag som projektiler i kärnkraftsforskning.

Först produceras alfapartiklar genom jonisering (det vill säga separering av elektroner från heliumatomer). Senare accelereras dessa alfapartiklar till höga energier.

referenser

1. Alfapartikel (nd). På Wikipedia. Hämtad den 17 april 2018 från en.wikipedia.org.
2. Alfa-förfall (nd). På Wikipedia. Hämtad den 17 april 2018 från en.wikipedia.org.
3. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Kvantfysik: Atomer, molekyler, fasta ämnen, kärnor och partiklar. Mexico DF: Limusa.
4. Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph (2002). Modern Physics (4: e upplagan). WH Freeman.
5. Krane, Kenneth S. (1988). Inledande kärnfysik. John Wiley & Sons.
6. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Kvantfysik: Atomer, molekyler, fasta ämnen, kärnor och partiklar. Mexico DF: Limusa.