ALFA DAĻIŅAS: ATKLĀJUMS, RAKSTURLIELUMI, PIELIETOJUMS - FIZISKĀ - 2025

The alfa daļiņas (vai alfa daļiņas) ir kodolos hēlija atomiem jonizē tāpēc ir zaudēti elektroni. Hēlija kodolus veido divi protoni un divi neitroni. Tātad šīm daļiņām ir pozitīvs elektriskais lādiņš, kura vērtība ir divreiz lielāka par elektrona lādiņu, un to atomu masa ir 4 atomu masas vienības.

Alfa daļiņas spontāni izstaro noteiktas radioaktīvas vielas. Zemes gadījumā galvenais zināmais alfa starojuma dabīgais avots ir radona gāze. Radons ir radioaktīva gāze, kas atrodas augsnē, ūdenī, gaisā un dažos iežos.

Atklājums

1899. un 1900. gadā fiziķi Ernests Rutherfords (kurš strādāja Makgila universitātē Monreālā, Kanādā) un Pols Villārs (kurš strādāja Parīzē) diferencēja trīs veidņu veidus, kurus pats Rutherfords nosauca par: alfa, beta un gamma.

Atšķirība tika veikta, ņemot vērā to spēju iekļūt objektos un to novirzi magnētiskā lauka ietekmē. Balstoties uz šīm īpašībām, Rutherfords definēja alfa starus kā tādus, kuriem ir viszemākā iespiešanās spēja parastajos objektos.

Tādējādi Rutherforda darbs ietvēra alfa daļiņas masas attiecības pret tās lādiņu mērījumus. Šie mērījumi lika viņam izvirzīt hipotēzi, ka alfa daļiņas ir divkārt uzlādētas hēlija jonos.

Visbeidzot, 1907. gadā Ernestam Rutherfordam un Tomasam Roidam izdevās parādīt, ka Rutherforda izvirzītā hipotēze ir patiesa, tādējādi parādot, ka alfa daļiņas bija divtik jonizētas hēlija jonos.

raksturojums

Daži no galvenajiem alfa daļiņu raksturlielumiem ir šādi:

Atomu masa

4 atomu masas vienības; tas ir, 6,68 ∙ 10 ^-27 kg.

Slodze

Pozitīvs, divkāršs elektronu lādiņš vai kas ir vienāds: 3,2 ∙ 10 ^-19 C.

Ātrums

No secībā starp 1,5 · 10 ⁷ m / s un 3 · 10 ⁷ m / s.

Jonizācija

Viņiem ir liela spēja jonizēt gāzes, pārveidojot tās par vadošām gāzēm.

Kinētiskā enerģija

Tā kinētiskā enerģija ir ļoti liela, pateicoties tās lielajai masai un ātrumam.

Iespiešanās spēja

Viņiem ir zema iespiešanās spēja. Atmosfērā tie strauji zaudē ātrumu, mijiedarbojoties ar dažādām molekulām, pateicoties lielajai masai un elektriskajam lādiņam.

Alfa sabrukšana

Alfa sabrukšana vai alfa sabrukšana ir radioaktīvās sabrukšanas veids, kas sastāv no alfa daļiņu izstarošanas.

Kad tas notiek, radioaktīvais kodols redz savu masas numuru samazinātu par četrām vienībām un tā atomu skaitu par divām vienībām.

Kopumā process ir šāds:

^A _Z X → ^A-4 _Z-2 Y + ⁴ ₂ He

Alfa sabrukšana parasti notiek smagākos nuklīdos. Teorētiski tas var notikt tikai kodolos, kas ir nedaudz smagāki nekā niķelis, kurā kopējā saistīšanās enerģija uz vienu nukleonu vairs nav minimāla.

Visvieglāk zināmie alfa izstarojošie kodoli ir telūra zemākās masas izotopi. Tādējādi telūrs 106 ( ¹⁰⁶ Te) ir vieglākais izotops, kurā dabā notiek alfa sabrukšana. Tomēr izņēmuma kārtā ⁸ Be var sadalīt divās alfa daļiņās.

Tā kā alfa daļiņas ir salīdzinoši smagas un pozitīvi lādētas, to vidējais brīvais ceļš ir ļoti īss, tāpēc tās ātri zaudē kinētisko enerģiju nelielā attālumā no izstarojošā avota.

Alfa sadalīšanās no urāna kodoliem

Ļoti izplatīts alfa sabrukšanas gadījums notiek urānā. Urāns ir smagākais ķīmiskais elements, kas atrodams dabā.

Dabiskajā formā urāns ir sastopams trīs izotopos: urāns-234 (0,01%), urāns-235 (0,71%) un urāns-238 (99,28%). Alfa sadalīšanās process visbagātākajam urāna izotopam ir šāds:

²³⁸ ₉₂ U → ²³⁴ ₉₀ Th + ⁴ ₂ He

Hēlijs

Visa hēlija, kas šobrīd pastāv uz Zemes, izcelsme ir dažādu radioaktīvo elementu alfa sabrukšanas procesos.

Šī iemesla dēļ tas parasti atrodams derīgo izrakteņu atradnēs, kurās ir daudz urāna vai torija. Līdzīgi tas ir saistīts arī ar dabasgāzes ieguves akām.

Alfa daļiņu toksicitāte un veselība

Kopumā ārējais alfa starojums nerada risku veselībai, jo alfa daļiņas var pārvietoties tikai dažu centimetru attālumā.

Tādā veidā alfa daļiņas absorbē gāzes, kas atrodas tikai dažu centimetru gaisā, vai arī plāns cilvēka atmirušās ādas ārējais slānis, tādējādi neļaujot tām radīt nekādu risku cilvēku veselībai.

Tomēr alfa daļiņas ir ļoti bīstamas veselībai, ja tās norij vai ieelpo.

Tas notiek tāpēc, ka, kaut arī tiem ir maz iekļūstošās spējas, to ietekme ir ļoti liela, jo tie ir vissmagākās atomu daļiņas, ko izstaro radioaktīvs avots.

Lietojumprogrammas

Alfa daļiņām ir dažādi pielietojumi. Daži no vissvarīgākajiem ir šādi:

- vēža ārstēšana.

- Statiskās elektrības likvidēšana rūpniecībā.

- Izmantošana dūmu detektoros.

- Degvielas avots satelītiem un kosmosa kuģiem.

- Enerģijas avots elektrokardiostimulatoriem.

- Strāvas avots tālvadības sensoru stacijām.

- seismisko un okeanogrāfisko ierīču enerģijas avots.

Kā redzams, ļoti bieži alfa daļiņas tiek izmantotas kā enerģijas avots dažādiem lietojumiem.

Turklāt viens no galvenajiem alfa daļiņu pielietojumiem mūsdienās ir šāviņi kodolpētniecībā.

Pirmkārt, alfa daļiņas tiek ražotas jonizācijas ceļā (tas ir, atdalot elektronus no hēlija atomiem). Vēlāk šīs alfa daļiņas tiek paātrinātas līdz lielām enerģijām.

Atsauces

1. Alfa daļiņa (nd). Vikipēdijā. Iegūts 2018. gada 17. aprīlī no vietnes en.wikipedia.org.
2. Alfa sabrukšana (nd). Vikipēdijā. Iegūts 2018. gada 17. aprīlī no vietnes en.wikipedia.org.
3. Eisbergs, Roberts Resņiks, Roberts (1994). Kvantu fizika: atomi, molekulas, cietās vielas, kodoli un daļiņas. Meksika DF: Limusa.
4. Tiplers, Pols; Llēvelina, Ralfs (2002). Mūsdienu fizika (4. izdevums). WH Freeman.
5. Krane, Kenneth S. (1988). Ievada kodolfizika. Džons Vilijs un dēli.
6. Eisbergs, Roberts Resņiks, Roberts (1994). Kvantu fizika: atomi, molekulas, cietās vielas, kodoli un daļiņas. Meksika DF: Limusa.