ALPHA-PARTIKEL: ENTDECKUNG, EIGENSCHAFTEN, ANWENDUNGEN - KÖRPERLICH - 2025

Die Alpha-Teilchen (oder α-Teilchen) sind Kerne von ionisierten Heliumatomen, daher haben sie Elektronen verloren. Heliumkerne bestehen aus zwei Protonen und zwei Neutronen. Diese Teilchen haben also eine positive elektrische Ladung, deren Wert doppelt so hoch ist wie die Ladung des Elektrons, und ihre Atommasse beträgt 4 Atommasseneinheiten.

Alpha-Partikel werden von bestimmten radioaktiven Substanzen spontan emittiert. Im Fall der Erde ist Radongas die wichtigste bekannte natürliche Quelle für die Emission von Alphastrahlung. Radon ist ein radioaktives Gas, das in Boden, Wasser, Luft und einigen Gesteinen vorhanden ist.

Entdeckung

In den Jahren 1899 und 1900 unterschieden die Physiker Ernest Rutherford (der an der McGill University in Montreal, Kanada, arbeitete) und Paul Villard (der in Paris arbeitete) drei Arten von Einreichungen, die Rutherford selbst nannte: Alpha, Beta und Gamma.

Die Unterscheidung erfolgte anhand ihrer Fähigkeit, Objekte zu durchdringen, und ihrer Ablenkung durch die Wirkung eines Magnetfelds. Aufgrund dieser Eigenschaften definierte Rutherford Alphastrahlen mit der geringsten Durchdringungskapazität in gewöhnlichen Objekten.

So umfasste Rutherfords Arbeit Messungen des Verhältnisses der Masse eines Alpha-Teilchens zu seiner Ladung. Diese Messungen führten ihn zu der Hypothese, dass die Alpha-Teilchen doppelt geladene Heliumionen waren.

Schließlich gelang es Ernest Rutherford und Thomas Royds 1907 zu zeigen, dass die von Rutherford aufgestellte Hypothese wahr war, und damit zu zeigen, dass die Alpha-Teilchen doppelt ionisierte Heliumionen waren.

Eigenschaften

Einige der Hauptmerkmale von Alpha-Partikeln sind wie folgt:

Atommasse

4 Atommasseneinheiten; das heißt 6,68 · 10 ^& supmin; ² & ^sup7; kg.

Belastung

Positiv, doppelte Ladung des Elektrons oder was gleich ist: 3,2 ∙ 10 ^-19 C.

Geschwindigkeit

In der Größenordnung zwischen 1,5 · 10 ⁷ m / s und 3 · 10 ⁷ m / s.

Ionisation

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

Kinetische Energie

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

Durchdringungskapazität

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

Alpha-Zerfall

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

In diesem Fall wird die Massenzahl des radioaktiven Kerns um vier Einheiten und die Ordnungszahl um zwei Einheiten verringert.

Im Allgemeinen ist der Prozess wie folgt:

^A _Z X → ^A-4 _Z-2 Y + ⁴ ₂ He

Alpha-Zerfall tritt normalerweise in den schwereren Nukliden auf. Theoretisch kann es nur in Kernen auftreten, die etwas schwerer als Nickel sind und in denen die Gesamtbindungsenergie pro Nukleon nicht mehr minimal ist.

Die leichtesten bekannten Alpha-emittierenden Kerne sind die Isotope mit der geringsten Masse von Tellur. Somit ist Tellur 106 ( ¹⁰⁶ Te) das leichteste Isotop, in dem Alpha-Zerfall in der Natur auftritt. Ausnahmsweise kann ⁸ Be jedoch in zwei Alpha-Partikel zerlegt werden.

Da Alpha-Teilchen relativ schwer und positiv geladen sind, ist ihr mittlerer freier Weg sehr kurz, so dass sie in kurzer Entfernung von der emittierenden Quelle schnell ihre kinetische Energie verlieren.

Alpha-Zerfall aus Urankernen

Ein sehr häufiger Fall von Alpha-Zerfall tritt bei Uran auf. 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 Uranisotop ist wie folgt:

²³⁸ ₉₂ U → ²³⁴ ₉₀ Th + ⁴ ₂ He

Helium

Das gesamte derzeit auf der Erde vorhandene Helium hat seinen Ursprung in den Alpha-Zerfallsprozessen verschiedener radioaktiver Elemente.

Aus diesem Grund wird es normalerweise in Mineralvorkommen gefunden, die reich an Uran oder Thorium sind. In ähnlicher Weise ist es auch mit Erdgasförderbohrungen verbunden.

Toxizität und Gesundheitsgefahren von Alpha-Partikeln

Externe Alphastrahlung stellt im Allgemeinen kein Gesundheitsrisiko dar, da Alphateilchen nur Entfernungen von wenigen Zentimetern zurücklegen können.

Auf diese Weise werden Alpha-Partikel von Gasen absorbiert, die in nur wenigen Zentimetern Luft vorhanden sind, oder von der dünnen äußeren Schicht abgestorbener Haut einer Person, wodurch verhindert wird, dass sie ein Risiko für die menschliche Gesundheit darstellen.

Alpha-Partikel sind jedoch sehr gesundheitsschädlich, wenn sie aufgenommen oder eingeatmet werden.

Dies liegt daran, dass ihre Wirkung trotz geringer Durchdringungskraft sehr groß ist, da sie die schwersten Atompartikel sind, die von einer radioaktiven Quelle emittiert werden.

Anwendungen

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

- Krebsbehandlung.

- Beseitigung statischer Elektrizität in industriellen Anwendungen.

- Verwendung in Rauchmeldern.

- Treibstoffquelle für Satelliten und Raumfahrzeuge.

- Stromquelle für Herzschrittmacher.

- Stromquelle für Fernsensorstationen.

- Stromquelle für seismische und ozeanografische Geräte.

Wie zu sehen ist, werden Alpha-Partikel sehr häufig als Energiequelle für verschiedene Anwendungen verwendet.

Darüber hinaus ist eine der Hauptanwendungen von Alpha-Partikeln heute die Verwendung von Projektilen in der Kernforschung.

Erstens werden Alpha-Teilchen durch Ionisation erzeugt (dh durch Trennung von Elektronen von Heliumatomen). Später werden diese Alpha-Teilchen auf hohe Energien beschleunigt.

Verweise

1. Alpha-Teilchen (nd). In Wikipedia. Abgerufen am 17. April 2018 von en.wikipedia.org.
2. Alpha-Zerfall (nd). 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 DF: Limusa.
4. Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph (2002). Moderne Physik (4. Aufl.). WH Freeman.
5. Krane, Kenneth S. (1988). Einführende Kernphysik. John Wiley & Sons.
6. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Quantenphysik: Atome, Moleküle, Feststoffe, Kerne und Teilchen. Mexiko DF: Limusa.