Alfaosakeste avastamine, omadused, rakendused

The alfa-osakesi (või osakesed a) on ioniseeritud heeliumi aatomite tuumad, mis seetõttu on kaotanud oma elektronid. Heeliumi tuumad koosnevad kahest prootonist ja kahest neutronist. Seejärel on nendel osakestel positiivne elektrilaeng, mille väärtus on kaks korda suurem elektroni laengust ja selle aatomimass on 4 ühiku aatommassi.

Alfaosakesed eralduvad spontaanselt teatud radioaktiivsete ainete poolt. Maa puhul on alfa-kiirguse peamine teadaolev loodusallikas radoongaas. Radoon on radioaktiivne gaas, mis esineb pinnases, vees, õhus ja mõnes kivis.

Indeks

• 1 Avastus
• 2 Omadused
  • 2.1 Aatomimass
  • 2.2 Laadimine
  • 2.3 Kiirus
  • 2.4 Ioniseerimine
  • 2.5 Kineetiline energia
  • 2.6 Läbilaskevõime
• 3 Alpha lagunemine
  • 3.1. Uraani tuumast põhjustatud alfa-lagunemine
  • 3,2 heelium
• 4 alfa-osakeste toksilisus ja terviseriskid
• 5 Rakendused
• 6 Viited

Avastus

Aastatel 1899 ja 1900, kui füüsikud Ernest Rutherford (kes töötas Montrealis McGilli ülikoolis) ja Paul Villard (kes töötas Pariisis), eristasid Rutherfordi enda nime all kolm liiki asulaid: alfa, beeta ja gamma.

Eristus tehti selle võime järgi tungida esemetele ja nende kõrvalekalle magnetvälja tõttu. Nende omaduste tõttu määratles Rutherford alfa-kiired kui need, millel oli tavaliste objektide puhul madalam läbilaskevõime..

Seega sisaldas Rutherfordi töö alfa-osakese massi ja selle laengu suhte mõõtmist. Need mõõtmised viisid talle ette hüpoteesi, et alfa-osakesed olid kahekordselt laetud heeliumiioonid.

Lõpuks, 1907. aastal suutsid Ernest Rutherford ja Thomas Royds näidata, et Rutherfordi loodud hüpotees oli tõene, näidates seega, et alfa-osakesed olid diooni ioniseeritud heliumiioonid..

Omadused

Mõned alfa-osakeste põhiomadused on järgmised:

Aatomimass

4 aatomimassi ühikut; see tähendab, et 6,68 ∙ 10^-27 kg.

Laadimine

Positiivne, kaks korda suurem elektroni laeng, või sama: 3.2 3.2 10^-19 C.

Kiirus

Korraga vahemikus 1,5 · 10⁷ m / s ja 3 · 10⁷ m / s.

Ioniseerimine

Neil on suur gaaside ioniseerimise võime, muutes need juhtivaks gaasiks.

Kineetiline energia

Selle kineetiline energia on selle suure massi ja kiiruse tõttu väga kõrge.

Läbilaskevõime

Neil on väike läbilaskevõime. Atmosfääris kaotavad nad kiiresti suure molekuli ja elektrilaengu tõttu erinevate molekulidega suhtlemisel kiiruse.

Alpha lagunemine

Alpha-lagunemine või alfa-lagunemine on radioaktiivse lagunemise liik, mis koosneb alfa-osakeste emissioonist..

Kui see juhtub, näeb radioaktiivne südamik oma massi numbrit vähendatud nelja ühiku võrra ja selle aatomnumbrit kahe ühikuga.

Üldiselt on protsess järgmine:

^A_Z X → ^A-4_Z-2Y + ⁴₂Mul on

Alfa lagunemine toimub tavaliselt raskemates tuumades. Teoreetiliselt võib see toimuda ainult niklist veidi raskemates tuumades, kus üldine sidumisenergia tuuma kohta ei ole enam minimaalne.

Kõige kergemad tuumad, mis emiteerivad tuntud alfa-osakesi, on madalama telluuri massiga isotoopid. Seega on telluur 106 (¹⁰⁶Te) on kõige kergem isotoob, milles alfa laguneb looduses. Erandkorras ⁸Be saab jaotada kaheks alfaosakesteks.

Kuna alfa-osakesed on suhteliselt rasked ja on positiivselt laetud, on nende keskmine vaba tee väga lühike, mistõttu nad kaotavad oma kineetilise energia kiirelt allikast lähemal.

Uraani tuumast pärinev alfa-lagunemine

Väga tavaline alfa-lagunemise juhtum toimub uraanis. Uraan on looduses kõige raskem keemiline element.

Looduslikul kujul esineb uraanis kolm isotoopi: uraan-234 (0,01%), uraan-235 (0,71%) ja uraan-238 (99,28%). Alfa-lagunemisprotsess kõige rikkaliku uraani isotoopi puhul on järgmine:

²³⁸₉₂ U → ²³⁴₉₀Th +⁴₂Mul on

Helio

Kogu praegu maailmas olemas olev heelium pärineb erinevate radioaktiivsete elementide alfa-lagunemise protsessidest.

Sel põhjusel leidub see tavaliselt uraani või tooriumi sisaldavates mineraalide ladestustes. Samuti tundub see olevat seotud maagaasi ekstraheerimiskaevudega.

Alfa-osakeste toksilisus ja terviseriskid

Üldiselt ei kujuta väline alfa-kiirgus tervisele ohtu, kuna alfa-osakesed võivad reisida vaid mõne sentimeetri kaugusel..

Sel viisil absorbeerivad alfa-osakesed vaid mõne sentimeetri õhu või inimese surnud naha õhukese väliskihi kaudu, vältides seega inimeste tervist..

Kuid alfa-osakesed on tervisele ohtlikud, kui nad on alla neelatud või sissehingatavad..

Seda seetõttu, et kuigi neil on vähe läbitungimisvõimet, on nende mõju väga suur, sest nad on kõige raskemad radioaktiivse allika poolt eralduvad aatomiosakesed.

Rakendused

Alpha osakestel on erinevad rakendused. Mõned kõige olulisemad on järgmised:

- Vähiravi.

- Staatilise elektri kõrvaldamine tööstuslikes rakendustes.

- Kasutage suitsuandurites.

- Satelliitide ja kosmoselaevade kütuseallikas.

- Südamestimulaatori toiteallikas.

- Toiteallikas kauganduritele.

- Seismiliste ja okeanograafiliste seadmete energiaallikas.

Nagu näete, on alfa-osakeste väga tavaline kasutamine energiaallikana erinevate rakenduste jaoks.

Lisaks on praegu üks alfa-osakeste peamisi rakendusi tuumauuringute projektsioonina.

Esiteks, alfa-osakesi toodetakse ionisatsiooniga (st eraldades elektronid heeliumi aatomitest). Hiljem kiirendatakse neid alfa-osakesi kõrgetel energiatel.

Viited

1. Alfaosake (n.d.). Wikipedias. Välja otsitud 17. aprillil 2018, en.wikipedia.org.
2. Alfa lagunemine (n.d.). Wikipedias. Välja otsitud 17. aprillil 2018, en.wikipedia.org.
3. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Kvantfüüsika: aatomid, molekulid, tahked ained, tuumad ja osakesed. Mehhiko D.F.: Limusa.
4. Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph (2002). Kaasaegne füüsika(4. väljaanne). W. H. Freeman.
5. Krane, Kenneth S. (1988). Sissejuhatav tuumafüüsika. John Wiley & Sons.
6. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Kvantfüüsika: aatomid, molekulid, tahked ained, tuumad ja osakesed. Mehhiko D.F.: Limusa.