ALFA ČÁSTICE: OBJEV, VLASTNOSTI, APLIKACE - FYZICKÝ - 2025

Tyto částice alfa (nebo alfa částice) jsou jádra atomů hélia ionizovaných tedy ztratily elektrony. Jádra helia jsou tvořena dvěma protony a dvěma neutrony. Tyto částice tedy mají kladný elektrický náboj, jehož hodnota je dvojnásobkem náboje elektronu a jejich atomová hmotnost je 4 atomové hmotnostní jednotky.

Částice alfa jsou spontánně emitovány určitými radioaktivními látkami. V případě Země je hlavním známým přírodním zdrojem emise alfa záření radonový plyn. Radon je radioaktivní plyn přítomný v půdě, vodě, vzduchu a některých horninách.

Objev

Bylo to v letech 1899 a 1900, kdy fyzik Ernest Rutherford (který pracoval na McGill University v Montrealu v Kanadě) a Paul Villard (který pracoval v Paříži) rozlišoval tři typy podání, které sám Rutherford pojmenoval jako: alfa, beta a gama.

Rozdíl byl učiněn na základě jejich schopnosti proniknout objekty a jejich vychýlení účinkem magnetického pole. Na základě těchto vlastností Rutherford definoval alfa paprsky jako ty, které mají nejnižší penetrační kapacitu v běžných objektech.

Rutherfordova práce tedy zahrnovala měření poměru hmotnosti alfa částice vzhledem k jejímu náboji. Tato měření ho vedla k hypotéze, že alfa částice jsou dvojnásobně nabité heliové ionty.

Nakonec v roce 1907 se Ernestu Rutherfordovi a Thomasovi Roydsovi podařilo prokázat, že hypotéza stanovená Rutherfordem byla pravdivá, což dokazuje, že alfa částice byly dvojnásobně ionizované ionty helia.

vlastnosti

Některé z hlavních charakteristik alfa částic jsou následující:

Atomová hmotnost

4 atomové hmotnostní jednotky; to znamená 6,68 ∙ 10 - ²⁷ kg.

Zatížení

Pozitivní, dvojnásobný náboj elektronu, nebo co je stejné: 3.2 ∙ 10 ^-19 C.

Rychlost

Řádově mezi 1,5 x 10 ⁷ m / s a 3 · 10 ⁷ m / s.

Ionizace

Mají vysokou kapacitu ionizovat plyny a přeměňovat je na vodivé plyny.

Kinetická energie

Jeho kinetická energie je velmi vysoká v důsledku její velké hmotnosti a rychlosti.

Průniková kapacita

Mají nízkou penetrační kapacitu. V atmosféře rychle ztrácejí rychlost, když interagují s různými molekulami v důsledku jejich velké hmoty a elektrického náboje.

Rozpad alfa

Rozpad alfa nebo alfa rozpad je typ radioaktivního rozpadu, který sestává z emise alfa částice.

Když k tomu dojde, radioaktivní jádro uvidí jeho počet hmot snížený o čtyři jednotky a atomové číslo o dvě jednotky.

Obecně je tento postup následující:

^A _Z X → ^A-4 _Z-2 Y + ⁴ ₂ He

K rozpadu alfa obvykle dochází u těžších nuklidů. Teoreticky se může vyskytovat pouze v jádrech poněkud těžší než nikl, kde celková vazebná energie na nukleon již není minimální.

Nejlehčí známá jádra emitující alfa jsou izotopy teluria s nejnižší hmotností. Tellurium 106 (¹⁰⁶ Te) je tedy nejlehčí izotop, ve kterém se v přírodě vyskytuje alfa rozpad. Výjimečně lze ⁸ Be rozdělit na dvě alfa částice.

Protože alfa částice jsou relativně těžké a pozitivně nabité, jejich střední volná cesta je velmi krátká, takže rychle ztrácí svou kinetickou energii v krátké vzdálenosti od emitujícího zdroje.

Rozpad alfa z jader uranu

Velmi častý případ rozpadu alfa se vyskytuje v uranu. Uran je nejtěžší chemický prvek v přírodě.

Ve své přirozené formě se uran vyskytuje ve třech izotopech: uran-234 (0,01%), uran-235 (0,71%) a uran-238 (99,28%). Proces rozpadu alfa pro nejhojnější izotop uranu je následující:

²³⁸ ₉₂ U → ²³⁴ ₉₀ Th + ⁴ ₂ He

Hélium

Celé hélium, které v současné době existuje na Zemi, má svůj původ v procesech alfa rozpadu různých radioaktivních prvků.

Z tohoto důvodu se obvykle vyskytuje v nerostných ložiscích bohatých na uran nebo thium. Podobně je také spojena s těžebními studnami na těžbu zemního plynu.

Toxicita a zdravotní rizika částic alfa

Externí alfa záření obecně nepředstavuje zdravotní riziko, protože alfa částice mohou ujet jen několik centimetrů.

Tímto způsobem jsou alfa částice absorbovány plyny přítomnými v několika centimetrech vzduchu nebo tenkou vnější vrstvou mrtvé kůže osoby, čímž jim brání představovat jakékoli riziko pro lidské zdraví.

Alfa částice jsou však pro zdraví velmi nebezpečné, pokud jsou požity nebo vdechovány.

Je tomu tak proto, že i když mají malou penetrační sílu, jejich dopad je velmi velký, protože jsou nejtěžšími atomovými částicemi emitovanými radioaktivním zdrojem.

Aplikace

Alfa částice mají různé použití. Mezi nejdůležitější patří:

- Léčba rakoviny.

- Odstranění statické elektřiny v průmyslových aplikacích.

- Použití v detektorech kouře.

- Zdroj paliva pro satelity a kosmické lodě.

- Zdroj energie pro kardiostimulátory.

- Zdroj energie pro vzdálené senzorové stanice.

- Zdroj energie pro seismická a oceánografická zařízení.

Jak je vidět, velmi časté použití alfa částic je zdrojem energie pro různé aplikace.

Kromě toho je jednou z hlavních aplikací alfa částic dnes projektil v jaderném výzkumu.

Nejprve jsou částice alfa produkovány ionizací (tj. Oddělením elektronů od atomů helia). Později jsou tyto alfa částice urychleny na vysoké energie.

Reference

1. Alfa částice (nd). Na Wikipedii. Citováno z 17. dubna 2018, z en.wikipedia.org.
2. Rozpad alfa (nd). Na Wikipedii. Citováno z 17. dubna 2018, z en.wikipedia.org.
3. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Kvantová fyzika: atomy, molekuly, pevné látky, jádra a částice. Mexico DF: Limusa.
4. Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph (2002). Moderní fyzika (4. vydání). WH Freeman.
5. Krane, Kenneth S. (1988). Úvodní jaderná fyzika. John Wiley a synové.
6. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Kvantová fyzika: atomy, molekuly, pevné látky, jádra a částice. Mexico DF: Limusa.