ALFAHIUKKASET: LÖYTÖ, OMINAISUUDET, SOVELLUKSET - FYYSINEN - 2026

Alfahiukkaset (tai α hiukkaset) ovat ytimet helium atomien ionisoidun vuoksi ovat menettäneet elektroneja. Heeliumytimet koostuvat kahdesta protonista ja kahdesta neutronista. Joten näillä hiukkasilla on positiivinen sähkövaraus, jonka arvo on kaksinkertainen elektronin varaus, ja niiden atomimassa on 4 atomimassayksikköä.

Tietyt radioaktiiviset aineet lähettävät alfahiukkasia spontaanisti. Maan tapauksessa tärkein tunnettu alfa-säteilypäästöjen luonnollinen lähde on radonikaasu. Radoni on radioaktiivinen kaasu, jota esiintyy maaperässä, vedessä, ilmassa ja joissain kivissä.

Löytö

Koko vuoden 1899 ja 1900 ajan fyysikot Ernest Rutherford (joka työskenteli McGillin yliopistossa Montrealissa, Kanada) ja Paul Villard (joka työskenteli Pariisissa) erottivat kolmen tyyppiset arkistot, jotka Rutherford itse nimitti: alfa, beeta ja gamma.

Erottelu tehtiin niiden kyvyn läpi tunkeutua esineisiin ja taipuman välillä magneettikentän vaikutuksesta. Näiden ominaisuuksien perusteella Rutherford määritteli alfa-säteiltä pienimmän tunkeutumiskapasiteetin tavallisissa kohteissa.

Siksi Rutherfordin työ sisälsi mittaukset alfahiukkasen massan suhteesta sen varaukseen. Nämä mittaukset saivat hänet olettamaan, että alfahiukkaset olivat kaksinkertaisesti varautuneita heliumioneja.

Lopuksi, vuonna 1907 Ernest Rutherford ja Thomas Royds onnistuivat osoittamaan, että Rutherfordin esittämä hypoteesi oli totta, osoittaen siten, että alfahiukkaset olivat kaksinkertaisesti ionisoituneita heliumioneja.

ominaisuudet

Jotkut alfahiukkasten pääominaisuudet ovat seuraavat:

Atomimassa

4 atomimassayksikköä; eli 6,68 ∙ 10 - ²⁷ kg.

Ladata

Positiivinen, kaksinkertainen elektronin varaus tai mikä on sama: 3,2 ∙ 10 - ¹⁹ C.

Nopeus

Järjestyksessä välillä 1,5 · 10 ⁷ m / s - 3 · 10 ⁷ m / s.

ionisaatio

Niillä on suuri kyky ionisoida kaasuja muuttamalla ne johtaviksi kaasuiksi.

Kineettinen energia

Sen kineettinen energia on erittäin suuri seurauksena sen suuresta massasta ja nopeudesta.

Läpäisykyky

Niiden tunkeutumiskapasiteetti on alhainen. Ilmakehässä ne menettävät nopeutensa nopeasti, kun ovat vuorovaikutuksessa eri molekyylien kanssa suuren massan ja sähkövarauksensa seurauksena.

Alfahajoaminen

Alfahajoaminen tai alfahajoaminen on radioaktiivisen hajoamisen tyyppi, joka koostuu alfahiukkasten säteilystä.

Kun tämä tapahtuu, radioaktiivisen ytimen näkee sen massaluvun vähentyneen neljällä yksiköllä ja atominumeron kahdella yksiköllä.

Yleensä prosessi on seuraava:

^A _Z X → ^A-4 _Z-2 Y + ⁴ ₂ He

Alfahajoamista tapahtuu yleensä raskaammissa nuklidissa. Teoreettisesti se voi esiintyä vain ytimissä, jotka ovat jonkin verran raskaampia kuin nikkeli, joissa kokonaissitoutumisenergia nukleonia kohti ei ole enää minimaalinen.

Kevyimmät tunnetut alfa-säteilevät ytimet ovat telluurin pienimmän massan isotooppeja. Siksi telluuri 106 (¹⁰⁶ Te) on kevyin isotooppi, jossa alfa-hajoamista tapahtuu luonnossa. Poikkeuksellisesti ⁸ Be voidaan kuitenkin jakaa kahteen alfapartikkeliin.

Koska alfahiukkaset ovat suhteellisen raskaita ja positiivisesti varautuneita, niiden keskimääräinen vapaa polku on hyvin lyhyt, joten ne menettävät nopeasti kineettisen energiansa lyhyen matkan päässä säteilevästä lähteestä.

Alfahajoaminen uraaninytimistä

Uraanissa esiintyy hyvin yleistä alfa-rappeutumistapausta. Uraani on luonnosta raskain kemiallinen alkuaine.

Luontaisessa muodossaan uraania esiintyy kolmessa isotoopissa: uraani-234 (0,01%), uraani-235 (0,71%) ja uraani-238 (99,28%). Alfa-hajoamisprosessi yleisimmälle uraani-isotoopille on seuraava:

²³⁸ ₉₂ U → ²³⁴ ₉₀ Th + ⁴ ₂ He

helium

Kaikki tällä hetkellä maan päällä oleva helium on peräisin erilaisten radioaktiivisten elementtien alfa-hajoamisprosesseista.

Tästä syystä sitä löytyy yleensä mineraaliesiintymistä, joissa on runsaasti uraania tai toriumia. Samoin se liittyy myös maakaasun porauskaivoihin.

Alfahiukkasten myrkyllisyys- ja terveysvaarat

Ulkoinen alfa-säteily ei yleensä aiheuta vaaraa terveydelle, koska alfahiukkaset voivat kulkea vain muutaman senttimetrin matkoja.

Tällä tavoin vain muutaman senttimetrin ilmassa olevat kaasut absorboivat alfahiukkasia tai ihmisen kuolleen ihon ohuen ulkokerroksen, estäen siten niitä aiheuttamasta vaaraa ihmisten terveydelle.

Alfahiukkaset ovat kuitenkin erittäin vaarallisia terveydelle nieltynä tai hengitettynä.

Tämä johtuu siitä, että vaikka niillä on vähän tunkeutuvaa tehoa, niiden vaikutus on erittäin suuri, koska ne ovat radioaktiivisen lähteen lähettämiä raskaimpia atomipartikkeleita.

Sovellukset

Alfahiukkasilla on erilaisia ​​sovelluksia. Jotkut tärkeimmistä ovat seuraavat:

- Syövänhoito.

- Staattisen sähkön poistaminen teollisissa sovelluksissa.

- Käyttö savunilmaisimissa.

- Satelliittien ja avaruusalusten polttoaineen lähde.

- Virtalähde tahdistimille.

- Virtalähde etäanturiasemille.

- Seismisten ja merilevälaitteiden virtalähde.

Kuten voidaan nähdä, hyvin yleinen alfahiukkasten käyttö on energialähde eri sovelluksiin.

Lisäksi yksi alfahiukkasten pääsovelluksista on nykyään ammuksina ydintutkimuksessa.

Ensinnäkin alfahiukkaset tuotetaan ionisaatiolla (ts. Erottamalla elektroneja heliumiatomeista). Myöhemmin nämä alfahiukkaset kiihdytetään korkeiksi energioiksi.

Viitteet

1. Alfahiukkas (nd). Wikipediassa. Haettu 17. huhtikuuta 2018, en.wikipedia.org.
2. Alfahajoaminen (toinen). Wikipediassa. Haettu 17. huhtikuuta 2018, en.wikipedia.org.
3. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Kvantfysiikka: atomit, molekyylit, kiinteät aineet, ytimet ja hiukkaset. Mexico DF: Limusa.
4. Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph (2002). Moderni fysiikka (4. painos). WH Freeman.
5. Krane, Kenneth S. (1988). Johdanto ydinfysiikka. John Wiley & Sons.
6. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Kvantfysiikka: atomit, molekyylit, kiinteät aineet, ytimet ja hiukkaset. Mexico DF: Limusa.