اكتشاف جسيمات ألفا ، خصائصها ، تطبيقاتها

ال جسيمات ألفا (أو الجزيئات α) هي نوى ذرات الهيليوم المؤين التي فقدت إلكتروناتها. تتكون نوى الهيليوم من بروتونين ونيوترونين. ثم ، يكون لهذه الجزيئات شحنة كهربائية موجبة تبلغ قيمتها ضعف شحنة الإلكترون ، وكتلتها الذرية هي 4 وحدات من الكتلة الذرية.

تنبعث جسيمات ألفا من تلقاء نفسها من بعض المواد المشعة. في حالة الأرض ، المصدر الرئيسي المعروف لانبعاث ألفا هو غاز الرادون. الرادون هو غاز مشع موجود في التربة والماء والهواء وفي بعض الصخور.

مؤشر

• 1 الاكتشاف
• 2 الخصائص
  • 2.1 الكتلة الذرية
  • 2.2 تحميل
  • 2.3 السرعة
  • 2.4 التأين
  • 2.5 الطاقة الحركية
  • 2.6 قدرة الاختراق
• 3 تحلل ألفا
  • 3.1 تحلل ألفا من نوى اليورانيوم
  • 3.2 الهيليوم
• 4 السمية والمخاطر الصحية لجزيئات ألفا
• 5 تطبيقات
• 6 المراجع

اكتشاف

مرّ كل من الفيزيائيين إرنست رذرفورد (الذي كان يعمل في جامعة ماكجيل في مونتريال بكندا) وبول فيلارد (الذي كان يعمل في باريس) على مرّ السنين 1899 و 1900 بين ثلاثة أنواع من المستوطنات ، أطلق عليها رذرفورد نفسه على النحو التالي: ألفا ، بيتا وغاما.

تم التمييز على أساس قدرته على اختراق الأشياء وانحرافها بسبب المجال المغناطيسي. بحكم هذه الخصائص ، عرّف راذرفورد أشعة ألفا بأنها تلك التي لديها قدرة اختراق أقل في الأجسام العادية.

وهكذا ، تضمن عمل راذرفورد قياسات نسبة كتلة جسيم ألفا إلى شحنته. قادته هذه القياسات إلى تأسيس فرضية مفادها أن جسيمات ألفا كانت مضاعفة أيونات الهيليوم المشحونة.

أخيرًا ، في عام 1907 ، تمكن إرنست رذرفورد وتوماس رويدز من إثبات أن الفرضية التي وضعها رذرفورد كانت صحيحة ، مما يدل على أن جسيمات ألفا كانت أيونات الهليوم المتأينة ثنائيًا..

ملامح

فيما يلي بعض الخصائص الرئيسية لجزيئات ألفا:

الكتلة الذرية

4 وحدات من الكتلة الذرية ؛ وهذا هو ، 6.68 ∙ 10^-27 كغ.

حمل

إيجابي ، ضعفي شحنة الإلكترون ، أو ما هو نفسه: 3.2 ∙ 10^-19 C.

سرعة

من أجل ما بين 1،5 * 10⁷ م / ث و 3 · 10⁷ م / ث.

التأين

لديهم قدرة عالية على تأين الغازات ، وتحويلها إلى غازات موصلة.

الطاقة الحركية

طاقتها الحركية عالية جدا نتيجة لكتلة كبيرة وسرعة.

قدرة الاختراق

لديهم قدرة اختراق منخفضة. في الجو ، يفقدون السرعة عند التفاعل مع جزيئات مختلفة كنتيجة للكتلة الكبيرة والشحنة الكهربائية.

تحلل ألفا

تحلل ألفا أو تحلل ألفا هو نوع من التحلل الإشعاعي الذي يتكون من انبعاث جسيم ألفا.

عندما يحدث هذا ، فإن القلب المشع يرى أن عدد كتلته تقل بمقدار أربع وحدات والرقم الذري بوحدتين.

بشكل عام ، العملية هي كما يلي:

^A_Z X → ^A-4_Z-2و + ⁴₂لدي

يحدث تسوس ألفا عادة في نوى أثقل. من الناحية النظرية ، يمكن أن تحدث فقط في النوى أثقل قليلاً من النيكل ، حيث لم تعد الطاقة الملزمة العامة لكل نيكلون ضئيلة.

أخف نواة تنبعث منها جزيئات ألفا المعروفة هي نظائر كتلة التيلوريوم السفلى. وبالتالي ، فإن التيلوريوم 106 (¹⁰⁶Te) هو أخف نظير يحدث فيه تحلل ألفا في الطبيعة. ومع ذلك ، بشكل استثنائي ⁸يمكن تقسيمها إلى جزيئين ألفا.

نظرًا لأن جسيمات ألفا ثقيلة نسبيًا وشحنها إيجابيًا ، يكون متوسط ​​مسارها الحر قصيرًا جدًا ، لذلك تفقد بسرعة طاقتها الحركية من مسافة قريبة من المصدر.

تحلل ألفا من نواة اليورانيوم

تحدث حالة شائعة جدًا من تسوس ألفا في اليورانيوم. اليورانيوم هو أثقل عنصر كيميائي موجود في الطبيعة.

ويحدث اليورانيوم في شكله الطبيعي في ثلاثة نظائر: اليورانيوم 234 (0.01٪) واليورانيوم 235 (0.71٪) واليورانيوم 238 (99.28٪). عملية تحلل ألفا لنظير اليورانيوم الأكثر وفرة هي كما يلي:

²³⁸₉₂ يو → ²³⁴₉₀ث +⁴₂لدي

الهيليوم

كل الهيليوم الموجود حاليًا على الأرض له أصله في عمليات تحلل ألفا للعناصر المشعة المختلفة.

لهذا السبب ، عادة ما توجد في الرواسب المعدنية الغنية باليورانيوم أو الثوريوم. وبالمثل ، يبدو أيضًا أنه يرتبط بآبار استخراج الغاز الطبيعي.

السمية والمخاطر الصحية لجزيئات ألفا

بشكل عام ، لا يشكل إشعاع ألفا الخارجي خطراً على الصحة ، لأن جسيمات ألفا لا يمكنها السفر إلا مسافات تبلغ بضعة سنتيمترات.

بهذه الطريقة ، تمتص جزيئات ألفا بواسطة الغازات الموجودة في بضعة سنتيمترات فقط من الهواء أو بواسطة الطبقة الخارجية الرقيقة من الجلد الميت للشخص ، وبالتالي تجنب أي خطر على صحة الناس.

ومع ذلك ، فإن جسيمات ألفا تشكل خطراً على الصحة إذا تم تناولها أو استنشاقها..

هذا لأنه على الرغم من قلة قدرة اختراقه ، إلا أن تأثيره كبير للغاية ، حيث إنه أثقل جزيئات ذرية ينبعث من مصدر مشع.

تطبيقات

جزيئات ألفا لها تطبيقات مختلفة. بعض من أهم ما يلي:

- علاج السرطان.

- القضاء على الكهرباء الساكنة في التطبيقات الصناعية.

- استخدام في كاشفات الدخان.

- مصدر الوقود للأقمار الصناعية والمركبات الفضائية.

- مصدر الطاقة لجهاز تنظيم ضربات القلب.

- مصدر الطاقة لمحطات الاستشعار عن بعد.

- مصدر الطاقة للأجهزة الزلزالية والأوقيانوغرافية.

كما ترون ، فإن الاستخدام الشائع لجزيئات ألفا هو مصدر الطاقة لتطبيقات مختلفة.

بالإضافة إلى ذلك ، يوجد حاليًا أحد التطبيقات الرئيسية لجزيئات ألفا كمقذوفات في مجال البحوث النووية.

أولاً ، يتم إنتاج جسيمات ألفا عن طريق التأين (أي فصل الإلكترونات من ذرات الهيليوم). في وقت لاحق يتم تسريع هذه الجزيئات ألفا في الطاقات العالية.

مراجع

1. جسيم ألفا (n.d.). في ويكيبيديا. تم الاسترجاع في 17 أبريل ، 2018 ، من en.wikipedia.org.
2. اضمحلال ألفا (n. في ويكيبيديا. تم الاسترجاع في 17 أبريل ، 2018 ، من en.wikipedia.org.
3. ايسبرج ، روبرت ريسنيك ، روبرت (1994). فيزياء الكم: الذرات والجزيئات والمواد الصلبة والنوى والجزيئات. المكسيك دي اف: ليموسا.
4. تبلر ، بول. لويلين ، رالف (2002). الفيزياء الحديثة(الطبعة الرابعة). دبليو إتش فريمان.
5. كران ، كينيث س. (1988). الفيزياء النووية التمهيدية. جون وايلي وأولاده.
6. ايسبرج ، روبرت ريسنيك ، روبرت (1994). فيزياء الكم: الذرات والجزيئات والمواد الصلبة والنوى والجزيئات. المكسيك دي اف: ليموسا.