חלקיקי אלפא: גילוי, מאפיינים, יישומים - גוּפָנִי - 2025

חלקיקי אלפא (או חלקיקי α) הם גרעינים של אטומי הליום מיונן ולכן יש אלקטרונים לאיבוד. גרעיני הליום מורכבים משני פרוטונים ושני נויטרונים. אז לחלקיקים האלה יש מטען חשמלי חיובי שערכו כפול מהמטען של האלקטרון, והמסה האטומית שלהם היא 4 יחידות מסה אטומית.

חלקיקי אלפא נפלטים באופן ספונטני על ידי חומרים רדיואקטיביים מסוימים. במקרה של כדור הארץ, המקור הטבעי הידוע העיקרי לפליטת קרינת אלפא הוא גז הראדון. ראדון הוא גז רדיואקטיבי שנמצא באדמה, מים, אוויר וכמה סלעים.

תַגלִית

זה היה לאורך כל השנים 1899 ו- 1900 כאשר הפיזיקאים ארנסט רות'רפורד (שעבדו באוניברסיטת מקגיל במונטריאול, קנדה) ופול וילרד (שעבד בפריס) הבדילו בין שלושה סוגים של הגשות, שנקראו על ידי רתרפורד עצמו בשם: אלפא, בטא וגמא.

ההבחנה נעשתה על סמך יכולתם לחדור לאובייקטים והטיה שלהם על ידי השפעת שדה מגנטי. מתוקף תכונות אלה הגדירה רתרפורד קרני אלפא כבעלות יכולת החדירה הנמוכה ביותר באובייקטים רגילים.

לפיכך, עבודתו של רתרפורד כללה מדידות של היחס בין מסה של חלקיק אלפא ביחס למטען שלו. מדידות אלה הובילו אותו להשערה כי חלקיקי האלפא היו יוני טעונים כפולים.

לבסוף, בשנת 1907 הצליחו ארנסט ראת'רפורד ותומס רידס להראות שההשערה שקבע רות'רפורד הייתה נכונה, ובכך הראתה שחלקיקי אלפא היו מיוננים כפולים יוני הליום.

מאפיינים

חלק מהמאפיינים העיקריים של חלקיקי אלפא הם כדלקמן:

מסה אטומית

4 יחידות מסה אטומית; כלומר 6.68 ∙ 10 ^-27 ק"ג.

לִטעוֹן

חיובי, פעמיים מטען האלקטרון, או מה אותו הדבר: 3.2 ∙ 10 ^-19 C.

מְהִירוּת

בסדר גודל של בין 1.5 · 10 ⁷ m / s ל- 3 · 10 ⁷ m / s.

יינון

יש להם יכולת גבוהה ליינן גזים, והופכים אותם לגזים מוליכים.

אנרגיה קינטית

האנרגיה הקינטית שלו גבוהה מאוד כתוצאה מהמסה והמהירות הגדולה שלה.

כושר חדירה

יש להם יכולת חדירה נמוכה. באטמוספירה הם מאבדים מהירות במהירות כאשר הם מתקשרים עם מולקולות שונות כתוצאה מהמסה הגדולה והמטען החשמלי שלהם.

ריקבון אלפא

ריקבון אלפא או ריקבון אלפא הוא סוג של ריקבון רדיואקטיבי המורכב מפליטה של ​​חלקיק אלפא.

כאשר זה קורה, הגרעין הרדיואקטיבי רואה את מספר המסה שלו מופחת בארבע יחידות ואת המספר האטומי שלו בשתי יחידות.

באופן כללי, התהליך הוא כדלקמן:

^A _Z X → ^A-4 _Z-2 Y + ⁴ ₂ He

ריקבון אלפא מתרחש בדרך כלל בגרעינים הכבדים יותר. באופן תיאורטי, זה יכול להופיע רק בגרעינים כבדים מעט יותר מאשר ניקל, בהם האנרגיה המחייבת הכוללת לכל גרעין כבר אינה מזערית.

הגרעינים הקלים ביותר הידועים פולטות אלפא הם האיזוטופים המוניים הנמוכים ביותר של טלוריום. לפיכך, Tellurium 106 ( ¹⁰⁶ Te) הוא האיזוטופ הקל ביותר בו מתרחשת דעיכה אלפא בטבע. עם זאת, באופן חריג ⁸ Be ניתן לפרק לשני חלקיקי אלפא.

מכיוון שחלקיקי אלפא הם יחסית כבדים וטעונים חיוביים, מסלולם החופשי הממוצע הוא קצר מאוד, ולכן הם מאבדים במהירות את האנרגיה הקינטית שלהם במרחק קצר מהמקור הפולט.

ריקבון אלפא מגרעיני האורניום

מקרה נפוץ מאוד של ריקבון אלפא מתרחש באורניום. אורניום הוא היסוד הכימי הכבד ביותר שנמצא בטבע.

בצורתו הטבעית, אורניום מופיע בשלושה איזוטופים: אורניום -23 (0.01%), אורניום -23 (0.71%) ואורניום -238 (99.28%). תהליך דעיכת אלפא לאיזוטופ האורניום השופע ביותר הוא כדלקמן:

²³⁸ ₉₂ U → ²³⁴ ₉₀ Th + ⁴ ₂ He

הֶלִיוּם

כל ההליום הקיים כיום על כדור הארץ מקורו בתהליכי ריקבוב אלפא של יסודות רדיואקטיביים שונים.

מסיבה זו, הוא בדרך כלל נמצא במרבצי מינרלים העשירים באורניום או בתוריום. באופן דומה, זה קשור גם לבארות מיצוי גז טבעי.

רעילות ומפגעי בריאות של חלקיקי אלפא

באופן כללי, קרינת אלפא חיצונית אינה מהווה סכנה לבריאות, מכיוון שחלקיקי אלפא יכולים לנוע רק מרחקים של כמה סנטימטרים.

באופן זה, חלקיקי אלפא נספגים על ידי הגזים הקיימים בסנטימטרים בודדים של אוויר או על ידי שכבה חיצונית דקה של עור מת של אדם, ובכך מונעים מהם להוות סיכון לבריאות האדם.

עם זאת, חלקיקי אלפא מסוכנים מאוד לבריאות אם הם נבלעים או נשפים.

הסיבה לכך היא שלמרות שיש להם מעט כוח חודר, ההשפעה שלהם רבה מאוד, מכיוון שהם החלקיקים האטומיים הכבדים ביותר שנפלטים על ידי מקור רדיואקטיבי.

יישומים

לחלקיקי אלפא יישומים שונים. חלק מהחשובים הם הבאים:

- טיפול בסרטן.

- ביטול חשמל סטטי ביישומים תעשייתיים.

- שימוש בגלאי עשן.

- מקור דלק לוויינים וחלליות.

- מקור כוח לקוצבים.

- מקור כוח לתחנות חיישנים מרוחקות.

- מקור כוח למכשירים סייסמיים ואוקיאנוגרפיים.

כפי שניתן לראות, שימוש שכיח מאוד בחלקיקי אלפא הוא כמקור אנרגיה ליישומים שונים.

יתר על כן, אחד היישומים העיקריים של חלקיקי אלפא כיום הוא כטילים במחקר גרעיני.

ראשית, חלקיקי אלפא מיוצרים על ידי יינון (כלומר, הפרדת אלקטרונים מאטומי הליום). בהמשך חלקיקי אלפא אלו מואצים לאנרגיות גבוהות.

הפניות

1. חלקיק אלפא (nd). בוויקיפדיה. הוחזר ב- 17 באפריל 2018 מ- en.wikipedia.org.
2. ריקבון אלפא (nd). בוויקיפדיה. הוחזר ב- 17 באפריל 2018 מ- en.wikipedia.org.
3. אייזברג, רוברט רזניק, רוברט (1994). פיזיקה קוונטית: אטומים, מולקולות, מוצקים, גרעינים וחלקיקים. מקסיקו DF: לימוזה.
4. טיפלר, פול; Llewellyn, Ralph (2002). פיזיקה מודרנית (מהדורה רביעית). ווה פרימן.
5. קריין, קנת ס '(1988). פיסיקה גרעינית מבוא. ג'ון וויילי ובניו.
6. אייזברג, רוברט רזניק, רוברט (1994). פיזיקה קוונטית: אטומים, מולקולות, מוצקים, גרעינים וחלקיקים. מקסיקו DF: לימוזה.