Entdeckung von Alpha-Partikeln, Eigenschaften, Anwendungen

Die Alphateilchen (oder Teilchen α) sind Kerne von ionisierten Heliumatomen, die daher ihre Elektronen verloren haben. Heliumkerne bestehen aus zwei Protonen und zwei Neutronen. Dann haben diese Teilchen eine positive elektrische Ladung, deren Wert das Zweifache der Ladung des Elektrons ist, und ihre Atommasse ist 4 Einheiten der Atommasse.

Alphateilchen werden von bestimmten radioaktiven Substanzen spontan emittiert. Im Fall der Erde ist die bekannteste natürliche Quelle der Emission von Alphastrahlung Radongas. Radon ist ein radioaktives Gas, das in Boden, Wasser, Luft und in manchen Gesteinen vorhanden ist.

Index

• 1 Entdeckung
• 2 Eigenschaften
  • 2.1 Atomare Masse
  • 2.2 Laden
  • 2.3 Geschwindigkeit
  • 2.4 Ionisierung
  • 2.5 Kinetische Energie
  • 2.6 Penetrationskapazität
• 3 Alpha-Zerfall
  • 3.1 Alpha-Zerfall aus Urankernen
  • 3.2 Helium
• 4 Toxizität und Gesundheitsrisiken von Alphateilchen
• 5 Anwendungen
• 6 Referenzen

Entdeckung

Während der Jahre 1899 und 1900 unterschieden die Physiker Ernest Rutherford (der an der McGill Universität in Montreal, Kanada arbeitete) und Paul Villard (der in Paris arbeitete) drei Arten von Siedlungen, die von Rutherford selbst als: Alpha, Beta und Gamma.

Die Unterscheidung wurde aufgrund seiner Fähigkeit gemacht, Objekte zu durchdringen und deren Abweichung aufgrund eines Magnetfelds. Aufgrund dieser Eigenschaften definierte Rutherford die Alphastrahlen als solche, die bei gewöhnlichen Objekten eine geringere Eindringfähigkeit hatten.

So umfasste Rutherfords Arbeit Messungen des Verhältnisses der Masse eines Alphateilchens zu seiner Ladung. Diese Messungen führten ihn zu der Hypothese, dass die Alphateilchen doppelt geladene Heliumionen sind.

Schließlich konnten Ernest Rutherford und Thomas Royds im Jahre 1907 nachweisen, dass die von Rutherford begründete Hypothese wahr war, und somit zeigten, dass Alphateilchen zweifach ionisierte Heliumionen waren.

Eigenschaften

Einige der Haupteigenschaften von Alpha-Partikeln sind die folgenden:

Atomare Masse

4 Einheiten atomarer Masse; das heißt, 6,68 ÷ 10^-27 kg.

Laden

Positiv, zweimal die Ladung des Elektrons, oder was ist das gleiche: 3,2 ÷ 10^-19 C.

Geschwindigkeit

In der Größenordnung von 1,5 · 10⁷ m / s und 3 · 10⁷ m / s.

Ionisierung

Sie haben eine hohe Kapazität, Gase zu ionisieren und sie in leitfähige Gase umzuwandeln.

Kinetische Energie

Seine kinetische Energie ist aufgrund seiner großen Masse und Geschwindigkeit sehr hoch.

Penetrationskapazität

Sie haben eine geringe Penetrationskapazität. In der Atmosphäre verlieren sie schnell an Geschwindigkeit, wenn sie mit verschiedenen Molekülen als Folge ihrer großen Masse und elektrischen Ladung interagieren.

Alpha-Zerfall

Alpha-Zerfall oder Alpha-Zerfall ist eine Art von radioaktivem Zerfall, der aus der Emission eines Alphateilchens besteht.

Wenn dies geschieht, sieht der radioaktive Kern seine Massenzahl um vier Einheiten und seine Ordnungszahl um zwei Einheiten.

Im Allgemeinen ist der Prozess wie folgt:

^A_Z X → ^A-4_Z-2Y + ⁴₂Ich habe

Alpha-Zerfall findet normalerweise in schwereren Kernen statt. Theoretisch kann es nur in Kernen auftreten, die etwas schwerer sind als Nickel, bei denen die allgemeine Bindungsenergie pro Nukleon nicht mehr minimal ist.

Die hellsten Kerne, die bekannte Alphateilchen emittieren, sind die Isotope niedrigerer Masse von Tellur. So ist das Tellur 106 (¹⁰⁶Te) ist das leichteste Isotop, in dem Alpha-Zerfall in der Natur vorkommt. Ausnahmsweise ⁸Kann in zwei Alphateilchen zerlegt werden.

Da Alphateilchen relativ schwer und positiv geladen sind, ist ihre mittlere freie Weglänge sehr kurz, so dass sie ihre kinetische Energie in kurzer Entfernung von der Quelle schnell verlieren.

Alpha-Zerfall aus Urankernen

Ein sehr häufiger Fall von Alpha-Zerfall findet in Uran statt. Uran ist das schwerste chemische Element in der Natur.

In seiner natürlichen Form kommt Uran in drei Isotopen vor: Uran-234 (0,01%), Uran-235 (0,71%) und Uran-238 (99,28%). Der Alpha-Zerfallsprozess für das am häufigsten vorkommende Uran-Isotop ist wie folgt:

²³⁸₉₂ U → ²³⁴₉₀Th +⁴₂Ich habe

Helio

Alles Helium, das gegenwärtig auf der Erde existiert, hat seinen Ursprung in den Prozessen des Alpha-Zerfalls verschiedener radioaktiver Elemente.

Aus diesem Grund findet man es gewöhnlich in mineralischen Vorkommen, die reich an Uran oder Thorium sind. In ähnlicher Weise scheint es auch mit Erdgasförderbrunnen verbunden zu sein.

Toxizität und Gesundheitsrisiken von Alphateilchen

Im Allgemeinen stellt die externe Alphastrahlung kein Gesundheitsrisiko dar, da Alphateilchen nur Entfernungen von wenigen Zentimetern zurücklegen können.

Auf diese Weise werden die Alphateilchen von den Gasen absorbiert, die in nur wenigen Zentimetern Luft oder durch die dünne äußere Schicht der toten Haut einer Person vorhanden sind, wodurch jedes Risiko für die Gesundheit von Menschen vermieden wird.

Alpha-Partikel sind jedoch sehr gefährlich für die Gesundheit bei Verschlucken oder Einatmen.

Dies ist so, weil sie, obwohl sie nur eine geringe Penetrationsleistung haben, sehr groß sind, da sie die schwersten atomaren Teilchen sind, die von einer radioaktiven Quelle emittiert werden.

Anwendungen

Alpha-Partikel haben unterschiedliche Anwendungen. Einige der wichtigsten sind die folgenden:

- Behandlung gegen Krebs.

- Beseitigung von statischer Elektrizität in industriellen Anwendungen.

- Verwendung in Rauchmeldern.

- Brennstoffquelle für Satelliten und Raumfahrzeuge.

- Stromquelle für Schrittmacher.

- Stromquelle für entfernte Sensorstationen.

- Energiequelle für seismische und ozeanographische Geräte.

Wie zu sehen ist, ist eine sehr häufige Verwendung von Alphateilchen als eine Energiequelle für verschiedene Anwendungen.

Eine der Hauptanwendungen von Alpha-Teilchen ist derzeit auch das Projektil in der Kernforschung.

Erstens werden Alphateilchen durch Ionisation erzeugt (dh Elektronen von Heliumatomen trennen). Anschließend werden diese Alphateilchen bei hohen Energien beschleunigt.

Referenzen

1. Alpha-Teilchen (n. D.) In Wikipedia. Abgerufen am 17. April 2018 von en.wikipedia.org.
2. Alpha-Zerfall (n.d.) In Wikipedia. Abgerufen am 17. April 2018 von en.wikipedia.org.
3. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994).Quantenphysik: Atome, Moleküle, Feststoffe, Kerne und Teilchen. Mexiko D.F .: Limusa.
4. Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph (2002).Moderne Physik(4. Ausgabe). W. H. Freeman.
5. Krane, Kenneth S. (1988).Einführung in die Kernphysik. John Wiley & Sons.
6. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994).Quantenphysik: Atome, Moleküle, Feststoffe, Kerne und Teilchen. Mexiko D.F .: Limusa.