อนุภาคอัลฟ่า: การค้นพบลักษณะการใช้งาน
อนุภาคอัลฟ่า (หรืออนุภาคα) เป็นนิวเคลียสของอะตอมฮีเลียมที่แตกตัวเป็นไอออนดังนั้นจึงสูญเสียอิเล็กตรอน นิวเคลียสของฮีเลียมประกอบด้วยโปรตอนสองตัวและนิวตรอนสองตัว จากนั้นอนุภาคเหล่านี้จะมีประจุไฟฟ้าบวกซึ่งมีค่าเป็นสองเท่าของประจุอิเล็กตรอนและมวลอะตอมของมันคือ 4 หน่วยของมวลอะตอม
อนุภาคอัลฟ่าถูกปล่อยออกมาโดยธรรมชาติจากสารกัมมันตรังสีบางชนิด ในกรณีของโลกแหล่งกำเนิดหลักที่รู้จักกันโดยธรรมชาติในการปล่อยรังสีอัลฟาคือก๊าซเรดอน เรดอนเป็นก๊าซกัมมันตภาพรังสีที่มีอยู่ในดินน้ำอากาศและในหินบางชนิด
การค้นพบ
มันเป็นตลอดปี 1899 และ 1900 เมื่อนักฟิสิกส์ Ernest Rutherford (ที่ทำงานที่มหาวิทยาลัย McGill ใน Montreal, Canada) และ Paul Villard (ผู้ที่ทำงานในปารีส) สร้างความแตกต่างของradicaciónสามประเภทโดยชื่อ Rutherford ว่าเป็น: อัลฟาเบต้าและแกมม่า
ความแตกต่างนั้นขึ้นอยู่กับความสามารถในการเจาะวัตถุและการเบี่ยงเบนเนื่องจากสนามแม่เหล็ก โดยอาศัยคุณสมบัติเหล่านี้รัทเธอร์ฟอร์ดกำหนดรังสีอัลฟาว่าเป็นสิ่งที่มีความสามารถในการเจาะทะลุต่ำกว่าในวัตถุธรรมดา
ดังนั้นงานของรัทเธอร์ฟอร์ดจึงรวมการตรวจวัดอัตราส่วนของมวลของอนุภาคแอลฟาต่อประจุ การวัดเหล่านี้ทำให้เขาสร้างสมมติฐานที่ว่าอนุภาคแอลฟามีประจุฮีเลียมไอออนเป็นสองเท่า
ในที่สุดในปี พ.ศ. 2450 Ernest Rutherford และ Thomas Royds ก็สามารถแสดงให้เห็นว่าสมมติฐานที่ Rutherford สร้างขึ้นนั้นเป็นความจริงดังนั้นจึงแสดงให้เห็นว่าอนุภาคอัลฟาเป็นไอออนฮีเลียมไอออน dually
คุณสมบัติ
คุณสมบัติหลักบางประการของอนุภาคแอลฟามีดังต่อไปนี้:
มวลอะตอม
มวลอะตอม 4 หน่วย นั่นคือ 6.68 ∙ 10-27 กก.
ภาระ
บวกกับประจุของอิเล็กตรอนสองเท่าหรืออะไรที่เหมือนกัน: 3.2 ∙ 10-19 C
ความเร็ว
จากคำสั่งระหว่าง 1, 5 · 107 m / s และ 3 · 107 m / s
การทำให้เป็นละออง
พวกมันมีความสามารถสูงในการทำให้ไอออไนซ์แก๊สเปลี่ยนเป็นแก๊สที่เป็นตัวนำ
พลังงานจลน์
พลังงานจลน์ของมันนั้นสูงมากเนื่องจากมวลและความเร็วสูงมาก
ความสามารถในการเจาะ
พวกเขามีความสามารถในการเจาะต่ำ ในชั้นบรรยากาศพวกเขาจะสูญเสียความเร็วอย่างรวดเร็วเมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับโมเลกุลต่าง ๆ อันเป็นผลมาจากมวลอันยิ่งใหญ่และประจุไฟฟ้า
การสลายตัวของอัลฟ่า
Alpha decay หรือ alpha decay เป็นสารกัมมันตภาพรังสีชนิดหนึ่งที่ประกอบด้วยการปลดปล่อยอนุภาคแอลฟา
เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นแกนกัมมันตภาพรังสีจะเห็นจำนวนมวลลดลงสี่หน่วยและหมายเลขอะตอมลดลงสองหน่วย
โดยทั่วไปกระบวนการมีดังนี้:
A Z X → A-4 Z-2 Y + 4 2 เขา
การสลายตัวของอัลฟ่ามักเกิดขึ้นในนิวเคลียสที่หนักกว่า ตามทฤษฎีแล้วมันสามารถเกิดขึ้นได้ในนิวเคลียสที่ค่อนข้างหนักกว่านิกเกิลซึ่งพลังงานยึดเหนี่ยวทั่วไปต่อนิวคลีอนไม่น้อยมาก
นิวเคลียสที่เบาที่สุดที่เปล่งอนุภาคแอลฟาที่รู้จักกันดีคือไอโซโทปของมวลเทลเลียมต่ำ ดังนั้นเทลลูเรียม 106 (106Te) จึงเป็นไอโซโทปที่เบาที่สุดซึ่งการสลายตัวของอัลฟาเกิดขึ้นในธรรมชาติ อย่างไรก็ตาม 8Be ที่ยอดเยี่ยมสามารถแบ่งออกเป็นสองอนุภาคอัลฟา
เนื่องจากอนุภาคแอลฟาค่อนข้างหนักและมีประจุบวกเส้นทางอิสระโดยเฉลี่ยของพวกมันจึงสั้นมากดังนั้นพวกมันจึงสูญเสียพลังงานจลน์ของพวกมันอย่างรวดเร็วในระยะทางสั้น ๆ จากแหล่งกำเนิด
อัลฟาสลายตัวจากนิวเคลียสยูเรเนียม
กรณีทั่วไปของการสลายตัวของอัลฟาเกิดขึ้นในยูเรเนียม ยูเรเนียมเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่หนักที่สุดที่พบในธรรมชาติ
ในรูปแบบธรรมชาติยูเรเนียมจะเกิดขึ้นในสามไอโซโทปคือยูเรเนียม -234 (0.01%) ยูเรเนียม -235 (0.71%) และยูเรเนียม -238 (99.28%) กระบวนการสลายอัลฟาสำหรับไอโซโทปยูเรเนียมที่มีมากที่สุดมีดังนี้:
238 92 U → 234 90 Th +4 2 He
ฮีเลียม
ฮีเลียมทั้งหมดที่มีอยู่บนโลกในปัจจุบันมีต้นกำเนิดมาจากกระบวนการสลายแอลฟาของธาตุกัมมันตรังสีที่แตกต่างกัน
ด้วยเหตุนี้จึงมักพบในแหล่งแร่ที่อุดมไปด้วยยูเรเนียมหรือทอเรียม ในทำนองเดียวกันมันก็ปรากฏขึ้นที่เกี่ยวข้องกับบ่อก๊าซธรรมชาติ
ความเป็นพิษและความเสี่ยงต่อสุขภาพของอนุภาคแอลฟา
โดยทั่วไปแล้วรังสีอัลฟาภายนอกไม่ก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพเนื่องจากอนุภาคอัลฟาสามารถเดินทางในระยะทางเพียงไม่กี่เซนติเมตร
ด้วยวิธีนี้อนุภาคแอลฟาจะถูกดูดซับโดยก๊าซที่มีอยู่ในอากาศเพียงไม่กี่เซนติเมตรหรือโดยผิวหนังชั้นนอกบาง ๆ ของคนที่ตายแล้วดังนั้นหลีกเลี่ยงความเสี่ยงต่อสุขภาพของผู้คน
อย่างไรก็ตามอนุภาคอัลฟาเป็นอันตรายต่อสุขภาพในกรณีที่กลืนกินหรือสูดดม
นี่เป็นเพราะแม้ว่าพวกมันจะมีพลังการเจาะน้อย แต่ผลกระทบของมันก็ใหญ่มากเนื่องจากมันเป็นอนุภาคอะตอมที่หนักที่สุดที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกัมมันตรังสี
การใช้งาน
อนุภาคอัลฟ่ามีการใช้งานที่แตกต่างกัน สิ่งที่สำคัญที่สุดคือ:
- การรักษาโรคมะเร็ง
- กำจัดไฟฟ้าสถิตในงานอุตสาหกรรม
- ใช้ในเครื่องตรวจจับควัน
- แหล่งเชื้อเพลิงสำหรับดาวเทียมและยานอวกาศ
- แหล่งพลังงานสำหรับเครื่องกระตุ้นหัวใจ
- แหล่งพลังงานสำหรับสถานีเซ็นเซอร์ระยะไกล
- แหล่งพลังงานสำหรับอุปกรณ์วัดแผ่นดินไหวและสมุทรศาสตร์
ดังที่เห็นได้ว่าการใช้อนุภาคแอลฟาเป็นแหล่งพลังงานสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน
นอกจากนี้ในปัจจุบันหนึ่งในแอปพลิเคชั่นหลักของอนุภาคอัลฟาคือขีปนาวุธในการวิจัยนิวเคลียร์
ขั้นแรกให้อนุภาคแอลฟาเกิดขึ้นโดยการอิออไนเซชัน (เช่นการแยกอิเลคตรอนจากอะตอมฮีเลียม) ต่อจากนั้นอนุภาคแอลฟาเหล่านี้จะถูกเร่งที่พลังงานสูง
