DELCI ALFA: ODKRITJE, ZNAČILNOSTI, APLIKACIJE - FIZIČNO - 2026

Za delce alfa (ali a delci) so jedra helija Ionizirani zato so ostale elektroni. Jedra helija sestavljajo dva protona in dva nevtrona. Torej imajo ti delci pozitiven električni naboj, katerega vrednost je dvakrat večja od naboja elektrona, njihova atomska masa pa je 4 atomske masne enote.

Nekatere radioaktivne snovi spontano oddajajo alfa delci. V primeru Zemlje je glavni znani naravni vir emisije sevanja alfa radon plin. Radon je radioaktivni plin, ki je prisoten v tleh, vodi, zraku in nekaterih skalah.

Odkritje

Skozi leta 1899 in 1900 sta fizika Ernest Rutherford (ki je delal na univerzi McGill v Montrealu v Kanadi) in Paul Villard (delal v Parizu) razlikovala tri vrste vložkov, ki jih je sam Rutherford poimenoval kot: alfa, beta in gama.

Razlikovanje je bilo narejeno na podlagi njihove sposobnosti prodiranja v predmete in njihovega odklona z učinkom magnetnega polja. Na podlagi teh lastnosti je Rutherford alfa-žarke opredelil kot najnižjo sposobnost prodiranja v navadne predmete.

Tako je Rutherfordovo delo vključevalo meritve razmerja mase delcev alfa glede na njegov naboj. Te meritve so ga pripeljale do domneve, da so alfa delci dvakrat napolnjeni helijevi ioni.

Nazadnje sta leta 1907 Ernestu Rutherfordu in Thomasu Roydsu uspela dokazati, da je hipoteza, ki jo je postavil Rutherford, resnična in tako pokazala, da so alfa delci dvakrat ionizirani helijevi ioni.

značilnosti

Nekatere glavne značilnosti alfa delcev so naslednje:

Atomska masa

4 atomske masne enote; to je 6,68 ∙ 10 ^-27 kg.

Obremenite

Pozitiven, dvakrat večji od naboja elektrona ali enak: 3,2 ∙ 10 ^-19 C.

Hitrost

Razred med 1,5 · 10 ⁷ m / s in 3 · 10 ⁷ m / s.

Ionizacija

Imajo visoko zmogljivost za ionizacijo plinov, ki jih pretvorijo v prevodne pline.

Kinetična energija

Njegova kinetična energija je zelo velika, kar je posledica velike mase in hitrosti.

Prodorna sposobnost

Imajo majhno sposobnost penetracije. V atmosferi hitro izgubijo hitrost med interakcijo z različnimi molekulami, kar je posledica njihove velike mase in električnega naboja.

Alfa razpade

Razpad alfe ali alfa razpad je vrsta radioaktivnega razpada, ki je sestavljena iz emisije delcev alfa.

Ko se to zgodi, radioaktivno jedro opazi, da se njegovo masno število zmanjša za štiri enote, njegovo atomsko število pa za dve enoti.

Na splošno je postopek naslednji:

^A _Z X → ^A-4 _Z-2 Y + ⁴ ₂ He

Razpad alfa se običajno pojavi v težjih nuklidih. Teoretično se lahko pojavi le v jedrih, nekoliko težjih od niklja, v katerih celotna vezna energija na nukleon ni več minimalna.

Najlažja poznana alfa, ki oddajajo jedra, so izotopi telurja z najmanjšo maso. Tako je telur 106 ( ¹⁰⁶ Te) najlažji izotop, v katerem se v naravi pojavlja razpad alfa. Vendar pa se izjemoma ⁸ Be lahko razdeli na dva alfa delca.

Ker so alfa delci relativno težki in so pozitivno nabiti, je njihova srednja prosta pot zelo kratka, zato hitro izgubijo kinetično energijo na kratki razdalji od oddajajočega se vira.

Alfa razpade iz uranovih jeder

Zelo pogost primer razpada alfa se pojavi pri uranu. Uran je najtežji kemični element, ki ga najdemo v naravi.

Uran se v svoji naravni obliki pojavlja v treh izotopih: uran-234 (0,01%), uran-235 (0,71%) in uran-238 (99,28%). Postopek razpadanja alfe za najbolj razširjen izotop urana je naslednji:

²³⁸ ₉₂ U → ²³⁴ ₉₀ Th + ⁴ ₂ He

Helij

Ves helij, ki danes obstaja na Zemlji, izvira iz procesov razpadanja alfa različnih radioaktivnih elementov.

Zaradi tega ga običajno najdemo v mineralnih nahajališčih, bogatih z uranom ali torijem. Podobno je povezano tudi z vrtinami za črpanje zemeljskega plina.

Toksičnost in nevarnosti za zdravje alfa delcev

Na splošno zunanje alfa sevanje ne predstavlja nevarnosti za zdravje, saj alfa delci lahko prevozijo le nekaj centimetrov razdalje.

Na ta način alfa delce absorbirajo plini, prisotni v le nekaj centimetrih zraka, ali tanka zunanja plast mrtve kože človeka, s čimer jim preprečimo, da bi predstavljali kakršno koli tveganje za zdravje ljudi.

Vendar so alfa delci zelo nevarni za zdravje, če jih zaužijemo ali vdihnemo.

To je tako, ker je njihov vpliv zelo velik, ker imajo majhno prodorno moč, saj so najtežji atomski delci, ki jih oddaja radioaktivni vir.

Prijave

Delci alfa imajo različne namene. Nekatere najpomembnejše so naslednje:

- zdravljenje raka.

- Odprava statične električne energije v industrijskih aplikacijah.

- Uporaba v detektorjih dima.

- Vir goriva za satelite in vesoljska plovila.

- Vir energije za srčne spodbujevalnike.

- vir energije za daljinske senzorske postaje.

- vir energije za potresne in oceanografske naprave.

Kot je razvidno, je zelo pogosta uporaba alfa delcev kot vir energije za različne aplikacije.

Poleg tega je ena glavnih aplikacij alfa delcev danes kot izstrelki v jedrskih raziskavah.

Najprej se alfa delci proizvajajo z ionizacijo (to je ločitvijo elektronov od helijevih atomov). Kasneje se ti alfa delci pospešijo do visokih energij.

Reference

1. Del alfa (drugi). V Wikipediji. Pridobljeno 17. aprila 2018 z en.wikipedia.org.
2. Razkroj alfe (drugi). V Wikipediji. Pridobljeno 17. aprila 2018 z en.wikipedia.org.
3. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Kvantna fizika: atomi, molekule, trdne snovi, jedri in delci. Mehika DF: Limusa.
4. Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph (2002). Sodobna fizika (4. izd.). WH Freeman.
5. Krane, Kenneth S. (1988). Uvodna jedrska fizika. John Wiley & Sons.
6. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Kvantna fizika: atomi, molekule, trdne snovi, jedri in delci. Mehika DF: Limusa.