PARTICULE ALFA: DESCOPERIRE, CARACTERISTICI, APLICAȚII - FIZIC - 2025

Cele Particulele alfa (sau particule alfa) sunt nuclee de atomi de heliu ionizat electroni , prin urmare , au pierdut. Nucleii de heliu sunt alcătuiți din doi protoni și doi neutroni. Deci aceste particule au o sarcină electrică pozitivă a cărei valoare este de două ori mai mare decât cea a electronului, iar masa lor atomică este de 4 unități de masă atomică.

Particulele alfa sunt emise spontan de anumite substanțe radioactive. În cazul Pământului, principala sursă naturală de emisie de radiații alfa este gazul radon. Radonul este un gaz radioactiv care este prezent în sol, apă, aer și unele roci.

Descoperire

De-a lungul anilor 1899 și 1900, fizicienii Ernest Rutherford (care lucrau la Universitatea McGill din Montreal, Canada) și Paul Villard (care lucra la Paris) au diferențiat trei tipuri de înregistrări, numit chiar de Rutherford ca: alfa, beta și gamma.

Distincția a fost făcută pe baza capacității lor de a pătrunde obiecte și a devierii lor prin efectul unui câmp magnetic. În virtutea acestor proprietăți, Rutherford a definit razele alfa ca având cea mai mică capacitate de penetrare în obiecte obișnuite.

Astfel, lucrarea lui Rutherford a inclus măsurători ale raportului masei unei particule alfa în raport cu sarcina sa. Aceste măsurători l-au determinat să prezinte ipoteza că particulele alfa au fost ionate dublu de heliu.

În cele din urmă, în 1907, Ernest Rutherford și Thomas Royds au reușit să demonstreze că ipoteza stabilită de Rutherford era adevărată, arătând astfel că particulele alfa erau ionii de heliu de două ori.

caracteristici

Unele dintre caracteristicile principale ale particulelor alfa sunt următoarele:

Masă atomică

4 unități de masă atomică; adică 6,68 ∙ 10 ^-27 kg.

Sarcină

Pozitiv, de două ori încărcarea electronului, sau ceea ce este același: 3,2 ∙ 10 ^-19 C.

Viteză

De ordinul cuprins între 1,5 · 10 ⁷ m / s și 3 · 10 ⁷ m / s.

ionizare

Au o capacitate ridicată de ionizare a gazelor, transformându-le în gaze conductoare.

Energie kinetică

Energia sa cinetică este foarte mare ca urmare a masei și vitezei sale mari.

Capacitatea de penetrare

Au o capacitate de penetrare redusă. În atmosferă pierd rapid viteza atunci când interacționează cu diferite molecule, ca urmare a masei lor mari și a sarcinii electrice.

Cariile alfa

Cariile alfa sau degradarea alfa sunt un tip de descompunere radioactivă care constă în emiterea unei particule alfa.

Când se întâmplă acest lucru, nucleul radioactiv vede numărul său de masă redus cu patru unități și numărul său atomic cu două unități.

În general, procesul este următorul:

^A _Z X → ^A-4 _Z-2 Y + ⁴ ₂ He

Cariile alfa apar în mod normal în nuclidele mai grele. Teoretic, poate apărea numai în nuclee ceva mai grele decât nichelul, în care energia de legare generală pe nucleon nu mai este minimă.

Cei mai ușor cunoscuți nuclei emițători alfa sunt izotopii cu masa cea mai mică din telur. Astfel, telurul 106 ( ¹⁰⁶ Te) este cel mai ușor izotop în care are loc degradarea alfa în natură. Cu toate acestea, în mod excepțional ⁸ Be pot fi defalcate în două particule alfa.

Deoarece particulele alfa sunt relativ grele și încărcate pozitiv, calea lor medie medie este foarte scurtă, astfel încât își pierd rapid energia cinetică la mică distanță de sursa emitentă.

Cariile alfa din nucleele de uraniu

Un caz foarte frecvent de degradare alfa apare în uraniu. Uraniul este cel mai greu element chimic găsit în natură.

În forma sa naturală, uraniul apare în trei izotopi: uraniu-234 (0,01%), uraniu-235 (0,71%) și uraniu-238 (99,28%). Procesul de degradare alfa pentru izotopul de uraniu cel mai abundent este următorul:

²³⁸ ₉₂ U → ²³⁴ ₉₀ Th + ⁴ ₂ He

Heliu

Tot heliul care există în prezent pe Pământ își are originea în procesele de descompunere alfa a diferitelor elemente radioactive.

Din acest motiv, se găsește de obicei în depozitele minerale bogate în uraniu sau toriu. În mod similar, este asociată și cu puțurile de extracție a gazelor naturale.

Toxicitate și pericole pentru sănătatea particulelor alfa

În general, radiațiile alfa externe nu prezintă un risc pentru sănătate, deoarece particulele alfa pot parcurge doar distanțe de câțiva centimetri.

În acest fel, particulele alfa sunt absorbite de gazele prezente în doar câțiva centimetri de aer sau de stratul subțire de piele moartă a unei persoane, împiedicându-le astfel să prezinte orice risc pentru sănătatea umană.

Cu toate acestea, particulele alfa sunt foarte periculoase pentru sănătate dacă sunt ingerate sau inhalate.

Acest lucru se întâmplă pentru că, deși au puteri mici de penetrare, impactul lor este foarte mare, deoarece sunt cele mai grele particule atomice emise de o sursă radioactivă.

Aplicații

Particulele alfa au aplicații diferite. Unele dintre cele mai importante sunt următoarele:

- Tratament pentru cancer.

- Eliminarea electricității statice în aplicațiile industriale.

- Utilizare în detectoare de fum.

- Sursa de combustibil pentru sateliți și nave spațiale.

- Sursa de alimentare pentru stimulatoare cardiace.

- Sursa de alimentare pentru stațiile cu senzori de la distanță.

- Sursa de alimentare pentru dispozitive seismice și oceanografice.

După cum se poate observa, o utilizare foarte frecventă a particulelor alfa este ca sursă de energie pentru diferite aplicații.

Mai mult, una dintre principalele aplicații ale particulelor alfa este astăzi ca proiectile în cercetarea nucleară.

În primul rând, particulele alfa sunt produse prin ionizare (adică prin separarea electronilor de atomii de heliu). Mai târziu, aceste particule alfa sunt accelerate la energii mari.

Referințe

1. Particula alfa (nd). În Wikipedia. Adus pe 17 aprilie 2018, de pe en.wikipedia.org.
2. Cariile alfa (nd). În Wikipedia. Adus pe 17 aprilie 2018, de pe en.wikipedia.org.
3. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Fizica cuantică: atomii, moleculele, solidele, nucleii și particulele. Mexic DF: Limusa.
4. Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph (2002). Fizică modernă (ediția a 4-a). WH Freeman.
5. Krane, Kenneth S. (1988). Fizică nucleară introductivă. John Wiley & Sons.
6. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Fizica cuantică: atomii, moleculele, solidele, nucleii și particulele. Mexic DF: Limusa.