Alfa Parçacıkları: Keşif, Özellikler, Uygulamalar
Alfa parçacıkları (veya a parçacıkları), bu nedenle elektronlarını kaybeden iyonize helyum atomlarının çekirdekleridir. Helyum çekirdeği iki proton ve iki nötrondan oluşur. Daha sonra, bu parçacıklar, değeri elektronun iki katı yük olan pozitif bir elektrik yüküne sahiptir ve atom kütlesi, 4 birim atom kütlesidir.
Alfa parçacıkları, belirli radyoaktif maddeler tarafından kendiliğinden yayılır. Dünya'da, bilinen ana alfa radyasyonu emisyon kaynağı radon gazıdır. Radon toprakta, suda, havada ve bazı kayalarda bulunan radyoaktif bir gazdır.
keşif
1899 ve 1900 yılları arasında fizikçiler Ernest Rutherford (Montreal, Kanada’daki McGill Üniversitesi’nde çalıştı) ve Paul Villard’ın (Paris’te çalıştığı) Rutherford’un kendi ismini verdiği üç çeşit radikal türü farklılaştırıyordu: alfa, beta ve gama.
Bu ayrım, nesnelere nüfuz etme kabiliyetine ve manyetik alan nedeniyle sapmalarına dayanarak yapılmıştır. Rutherford, bu özelliklerden ötürü alfa ışınlarını sıradan nesnelerde daha düşük penetrasyon kapasitesine sahip olanlar olarak tanımlamıştır.
Bu nedenle Rutherford'un çalışması, bir alfa parçacığının kütlesinin yüküne oranının ölçümlerini içermiştir. Bu ölçümler onu alfa parçacıklarının iki kat helyum iyonları yüklü olduğu hipotezini ortaya koydu.
Sonunda, 1907'de Ernest Rutherford ve Thomas Royds, Rutherford tarafından oluşturulan hipotezin doğru olduğunu ve böylece alfa partiküllerinin iki kez iyonize edilmiş helyum iyonları olduğunu gösterebildi.
özellikleri
Alfa parçacıklarının temel özelliklerinden bazıları şunlardır:
Atom kütlesi
4 birim atom kütlesi; yani, 6.68 ∙ 10-27 kg.
yük
Pozitif, iki kez elektron yükü veya aynı olan: 3.2 ∙ 10-19 C.
hız
1, 5 · 107 m / s ile 3 · 107 m / s arasındadır.
iyonlaşma
Gazları iyonize etmek, iletken gazlara dönüştürmek için yüksek kapasiteye sahiptirler.
Kinetik enerji
Kinetik enerjisi, büyük kütlesi ve hızı nedeniyle çok yüksektir.
Penetrasyon kapasitesi
Düşük penetrasyon kapasitesine sahiptirler. Atmosferde, büyük kütlelerinin ve elektrik yükünün bir sonucu olarak farklı moleküllerle etkileşime girdiğinde hızla hız kaybederler.
Alfa çürümesi
Alfa bozunması veya alfa bozunması, bir alfa parçacığı emisyonunu içeren bir tür radyoaktif bozunmadır.
Bu olduğunda, radyoaktif çekirdek kütle sayısını dört birim ve atom sayısını iki birim azalttığını görür.
Genel olarak, süreç aşağıdaki gibidir:
A Z X → A-4 Z-2 Y + 4 2 He
Alfa çürümesi normalde ağır çekirdekte meydana gelir. Teorik olarak, ancak nükleon başına genel bağlanma enerjisinin artık minimum olmadığı nikelden biraz daha ağır olan çekirdeklerde ortaya çıkabilir.
Bilinen alfa parçacıklarını yayan en hafif çekirdekler, düşük tellür kütlesinin izotoplarıdır. Bu nedenle, tellür 106 (106Te), alfa bozunmasının doğada meydana geldiği en hafif izotoptur. Bununla birlikte, istisnai olarak 8Be, iki alfa parçacığına bölünebilir.
Alfa parçacıkları nispeten ağır olduğundan ve pozitif olarak yüklendiğinden, ortalama serbest yolları çok kısadır, bu nedenle kinetik enerjilerini kaynaktan kısa bir mesafede hızla kaybederler.
Uranyum çekirdeklerinden alfa bozunması
Uranyumda çok yaygın bir alfa bozunması vakası meydana gelir. Uranyum doğada bulunan en ağır kimyasal elementtir.
Doğal haliyle, uranyum üç izotopta ortaya çıkar: uranyum-234 (% 0.01), uranyum-235 (% 0.71) ve uranyum-238 (% 99.28). En bol miktarda bulunan uranyum izotopunun alfa bozunum süreci aşağıdaki gibidir:
238 92 U → 234 90 Th +4 2 He
helyum
Şu anda Dünya'da var olan tüm helyum, farklı radyoaktif elementlerin alfa çürümesi sürecinde kökenine sahiptir.
Bu nedenle, genellikle uranyum veya toryum bakımından zengin mineral yataklarında bulunur. Benzer şekilde, doğal gaz çıkarma kuyuları ile de ilişkili görünmektedir.
Alfa parçacıklarının toksisitesi ve sağlık riskleri
Genel olarak, harici alfa radyasyonu sağlık riski oluşturmaz, çünkü alfa partikülleri sadece birkaç santimetre mesafeleri hareket edebilir.
Bu şekilde, alfa partikülleri, sadece birkaç santimetre havada bulunan gazlar veya bir insanın ölü dış cildinin ince dış tabakası tarafından emilir, böylece insanların sağlığı için herhangi bir risk oluşturmaz.
Bununla birlikte, alfa parçacıkları yutulduğunda veya solunduğunda sağlığa çok tehlikelidir.
Bu böyledir, çünkü penetrasyon gücü çok az olmasına rağmen, etkileri çok büyüktür, çünkü radyoaktif bir kaynak tarafından yayılan en ağır atom parçacıklarıdır.
uygulamaları
Alfa parçacıkları farklı uygulamalara sahiptir. En önemlilerinden bazıları şunlardır:
- Kanser tedavisi.
- Endüstriyel uygulamalarda statik elektriğin giderilmesi.
- Duman dedektörlerinde kullanın.
- Uydular ve uzay araçları için yakıt kaynağı.
- Kalp pili için güç kaynağı.
- Uzak sensör istasyonları için güç kaynağı.
- Sismik ve oşinografik cihazlar için enerji kaynağı.
Görülebileceği gibi, alfa parçacıklarının çok yaygın bir kullanımı, farklı uygulamalar için bir enerji kaynağıdır.
Ek olarak, halihazırda alfa parçacıklarının ana uygulamalarından biri nükleer araştırmalarda mermi gibidir.
İlk önce, alfa parçacıkları iyonlaşma yoluyla üretilir (yani elektronları helyum atomlarından ayırma). Daha sonra, bu alfa parçacıkları yüksek enerjilerde hızlandırılır.
