что представляет собой альфа частица
Альфа-частицы: открытие, характеристики, применение
Содержание:
В альфа-частицы (или α-частицы) являются ядрами ионизированных атомов гелия, которые поэтому потеряли свои электроны. Ядра гелия состоят из двух протонов и двух нейтронов. Таким образом, эти частицы имеют положительный электрический заряд, величина которого вдвое превышает заряд электрона, а их атомная масса равна 4 атомным единицам массы.
Открытие
В течение 1899 и 1900 годов физики Эрнест Резерфорд (работавший в Университете Макгилла в Монреале, Канада) и Пол Виллар (работавший в Париже) различали три типа заявок, названных самим Резерфордом: альфа, бета и гамма.
Различия проводились на основании их способности проникать в предметы и их отклонения под действием магнитного поля. Благодаря этим свойствам Резерфорд определил альфа-лучи как имеющие самую низкую проникающую способность среди обычных объектов.
Таким образом, работа Резерфорда включала измерения отношения массы альфа-частицы к ее заряду. Эти измерения привели его к предположению, что альфа-частицы были двухзарядными ионами гелия.
Наконец, в 1907 году Эрнесту Резерфорду и Томасу Ройдсу удалось показать, что гипотеза, установленная Резерфордом, верна, тем самым показав, что альфа-частицы были дважды ионизированными ионами гелия.
характеристики
Некоторые из основных характеристик альфа-частиц следующие:
Атомная масса
Загрузить
Скорость
Порядка 1,5 · 10 7 м / с и 3 10 7 РС.
Ионизация
Они обладают высокой способностью ионизировать газы, превращая их в токопроводящие газы.
Кинетическая энергия
Его кинетическая энергия очень высока из-за большой массы и скорости.
Проницаемость
У них низкая проникающая способность. В атмосфере они быстро теряют скорость при взаимодействии с различными молекулами из-за их большой массы и электрического заряда.
Альфа-распад
В целом процесс выглядит следующим образом:
Альфа-распад обычно происходит в более тяжелых нуклидах. Теоретически это может происходить только в ядрах несколько тяжелее никеля, в которых общая энергия связи на нуклон уже не минимальна.
Поскольку альфа-частицы относительно тяжелые и положительно заряжены, их длина свободного пробега очень мала, поэтому они быстро теряют кинетическую энергию на небольшом расстоянии от источника излучения.
Альфа-распад от ядер урана
В своей естественной форме уран присутствует в трех изотопах: уран-234 (0,01%), уран-235 (0,71%) и уран-238 (99,28%). Процесс альфа-распада наиболее распространенного изотопа урана выглядит следующим образом:
238 92 U → 234 90Чт + 4 2у меня есть
Гелий
Весь гелий, который в настоящее время существует на Земле, происходит из процессов альфа-распада различных радиоактивных элементов.
По этой причине его обычно находят в месторождениях полезных ископаемых, богатых ураном или торием. Точно так же это также связано с скважинами для добычи природного газа.
Токсичность и опасность альфа-частиц для здоровья
Как правило, внешнее альфа-излучение не представляет опасности для здоровья, поскольку альфа-частицы могут преодолевать расстояния всего в несколько сантиметров.
Таким образом, альфа-частицы поглощаются газами, присутствующими всего в нескольких сантиметрах воздуха, или тонким внешним слоем омертвевшей кожи человека, предотвращая, таким образом, опасность для здоровья человека.
Однако альфа-частицы очень опасны для здоровья при проглатывании или вдыхании.
Это потому, что, хотя они и обладают небольшой проникающей способностью, их воздействие очень велико, поскольку они являются самыми тяжелыми атомными частицами, испускаемыми радиоактивным источником.
Приложения
Альфа-частицы имеют разные применения. Вот некоторые из наиболее важных:
— Устранение статического электричества в промышленных приложениях.
— Использование в детекторах дыма.
— Источник топлива для спутников и космических аппаратов.
— Источник питания для кардиостимуляторов.
— Источник питания для выносных сенсорных станций.
— Источник питания для сейсмических и океанографических приборов.
Как можно видеть, очень часто альфа-частицы используются в качестве источника энергии для различных приложений.
Во-первых, альфа-частицы образуются за счет ионизации (то есть отделения электронов от атомов гелия). Позже эти альфа-частицы ускоряются до высоких энергий.
Ссылки
Каковы права ребенка?
Одонтофобия: это крайний страх стоматолога и его лечение
Что такое Альфа частица?
Альфа частица представляет собой положительно заряженную частицу в ядерной физике, которая образуется при распаде ядер и имеет два протона и два нейтрона. Поток таких частиц принято называть альфа излучением.
Открытие в ядерной физике
Впервые о данном явлении упомянул ученый Э. Резерфорд еще вначале XX в., который в числе первых предположил наличие бета, гамма и, конечно же, альфа частиц, провел много опытов превращения ядер азота в ядра кислорода. Среди нескольких видов излучений, альфа излучение наиболее безопасное для живых существ.
Основные характеристики
При близком контакте с кожей человека она способна проникнуть на расстояние всего нескольких микрон. Это объясняется процессом ионизации, при котором поток отдает большую часть своей первоначальной энергии.
Взаимодействие альфа излучения с различными веществами
Частицы, образующие альфа излучение, являются довольно тяжелыми, вследствие чего у них небольшая скорость. Также, стоит отметить, что большое количество своей энергии они передают поглотителю при малой скорости, при этом образуется большое количество пар ионов. Для примера рассматривается частица со скоростью 20 мм/с которая способна образовать в воздухе приблизительно сто тысяч пар ионов.
Влияние на живые организмы
Альфа-распад атомного ядра
Внешняя проникающая способность данного излучения небольшая, может вполне задерживаться слоем бумаги. При малом внешнем воздействии возможно развитие злокачественных образований и нарушение правильного обмена веществ. Однако, при таком виде подвержены поражению слизистые участки тела и глаза, которые не поддаются дальнейшему излечению.
В процессе большого количества исследований, ученые пришли к выводу, что альфа частицы при попадании в живой организм с помощью пищи, воды и воздуха могут принести поистине катастрофические разрушения, поскольку они полностью сжигают живой организм изнутри. Особенно опасными признаны альфа частицы плутония 239, которые активно накапливаются в почках, печени, легких, селезенке и приводят к тяжелой форме лучевой болезни, затем и к скорому летальному исходу.
Научно-популярный фильм о Эрнесте Резерфорде
Похожие статьи
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!
Альфа-частица
Альфа-частицы, образованные при распаде ядра, имеют начальную кинетическую энергию в диапазоне 1,8–15 МэВ. При движении альфа-частицы в веществе она создаёт сильную ионизацию и в результате очень быстро теряет энергию. Энергии альфа-частиц, возникающих в результате радиоактивного распада, не хватает даже для преодоления мёртвого слоя кожи, поэтому радиационный риск при внешнем облучении такими альфа-частицами отсутствует. Однако проникновение альфа-активных радионуклидов внутрь тела, когда облучению подвергаются непосредственно ткани организма, весьма опасно для здоровья. Опасно для здоровья также внешнее облучение высокоэнергичными альфа-частицами, источником которых является ускоритель. Тяжелые заряженные частицы взаимодействуют в основном с атомными электронами и поэтому мало отклоняются от направления своего первоначального движения. Вследствие этого пробег тяжелой частицы R измеряют расстоянием по прямой от источника частиц до точки их остановки. Обычно пробег измеряется в единицах длины (м, см, мкм) или длины, умноженной на плотность (г/см 2 ).
| Энергия α-частиц, МэВ | 4 | 6 | 8 | 10 |
|---|---|---|---|---|
| Воздух, см | 2.5 | 4.6 | 7.4 | 10.6 |
| Биологическая ткань, мкм | 31 | 56 | 96 | 130 |
| алюминий, мкм | 16 | 30 | 48 | 69 |
Альфа-частицы образуются также в результате ядерных реакций. Например, в результате взаимодействия ядра лития-6 с дейтроном могут образоваться две альфа-частицы: 6 Li+ 2 H= 4 He+ 4 He. Альфа-частицы составляют существенную часть первичных космических лучей; большинство из них являются ускоренными ядрами гелия (из звёздных атмосфер и межзвёздного газа), некоторые возникли в результате ядерных реакций скалывания из более тяжёлых ядер космических лучей. Альфа-частицы высоких энергий могут быть получены с помощью ускорителей заряженных частиц.
Масса альфа-частицы составляет 6,644656·10 −27 кг, что эквивалентно энергии 3,72738 ГэВ.
Детектируются альфа-частицы с помощью кремниевых pin-диодов и соответствующей усилительной электроники, а также с помощью трековых детекторов.
Альфа-частица
В этой статье указаны элементы химических, физических реакций, или речь идёт о частице.
Описание: Положительно заряженная частица, образованная двумя протонами и двумя нейтронами; ядро атома гелия-4
| Альфа-частица | |
| Символ: | α, α2+, He2+ |
|---|---|
 Альфа-частица | |
| Ядро изотопа: | Гелий-4 |
| Химический элемент: | Гелий |
| Состав: | 2 протона, 2 нейтрона |
| Семья: | Бозон |
| Массовое число (барионное число): | 4 |
| Масса: | 3,727379240(82) ГэВ (около 6,644656⋅10−27 кг) |
| Энергия связи: | 28,11 МэВ (7,03 МэВ на нуклон) |
| Чётность: | + |
| Спин: | 0 |
| Изотопический спин: | 0 |
| Гиперзаряд: | 4 |
А́льфа-части́ца (α-частица) — положительно заряженная частица, образованная двумя протонами и двумя нейтронами; ядро атома гелия-4 ( ). Альфа-частицы могут вызывать ядерные реакции; в первой искусственно вызванной ядерной реакции (Э. Резерфорд, 1919, превращение ядер азота в ядра кислорода) участвовали именно альфа-частицы. Поток альфа-частиц называют альфа-лучами или альфа-излучением.
Содержание
Образование [ ]
[1] Альфа-частицы возникают при альфа-распаде ядер, при ядерных реакциях и в результате полной ионизации атомов гелия-4. Например, в результате взаимодействия ядра лития-6 с дейтроном могут образоваться две альфа-частицы: 6 Li+ 2 H= 4 He+ 4 He. Альфа-частицы составляют существенную часть первичных космических лучей; большинство из них являются ускоренными ядрами гелия из звёздных атмосфер и межзвёздного газа, некоторые возникли в результате ядерных реакций скалывания из более тяжёлых ядер космических лучей. Альфа-частицы высоких энергий могут быть получены с помощью ускорителей заряженных частиц.
Свойства [ ]
[2] Масса альфа-частицы составляет 4,001506179125(62) атомной единицы массы (около 6,644656⋅10 −27 кг), что эквивалентно энергии 3,727379240(82) ГэВ. Спин и магнитный момент равны нулю. Энергия связи составляет 28,11 МэВ (7,03 МэВ на нуклон). Заряд альфа-частицы равен удвоенному элементарному заряду, или примерно 3,218·10 −19 Кл.
Проникающая способность [ ]
[3] Тяжёлые заряженные частицы взаимодействуют в основном с атомными электронами и поэтому мало отклоняются от направления своего первоначального движения. Вследствие этого пробег тяжёлой частицы R измеряют расстоянием по прямой от источника частиц до точки их остановки. Обычно пробег измеряется в единицах длины (м, см, мкм), а также поверхностной плотности материала (или, что равнозначно, длины пробега, умноженной на плотность) (г/см 2 ). Выражение пробега в единицах длины имеет смысл для фиксированной плотности среды (например, часто в качестве среды выбирается сухой воздух при нормальных условиях). Физический смысл пробега в терминах поверхностной плотности — масса единицы площади слоя, достаточного для остановки частицы.
Детектирование [ ]
[4] Детектируются альфа-частицы с помощью сцинтилляционных детекторов, газоразрядных детекторов, кремниевых pin-диодов (поверхностно-барьерных детекторов, нечувствительных к бета- и гамма-излучению) и соответствующей усилительной электроники, а также с помощью трековых детекторов. Для детектирования альфа-частиц с энергиями, характерными для радиоактивного распада, необходимо обеспечить малую поверхностную плотность экрана, отделяющего чувствительный объём детектора от окружающей среды. Например, в газоразрядных детекторах может устанавливаться слюдяное окно с толщиной в несколько микрон, проницаемое для альфа-частиц. В полупроводниковых поверхностно-барьерных детекторах такой экран не нужен, рабочая область детектора может непосредственно контактировать с воздухом. При детектировании альфа-активных радионуклидов в жидкостях исследуемое вещество смешивается с жидким сцинтиллятором.
В настоящее время наиболее распространены кремниевые поверхностно-барьерные детекторы альфа-частиц, в которых на поверхности полупроводникового кристалла с проводимостью p-типа создаётся тонкий слой с проводимостью n-типа путём диффузионного введения донорной примеси (например, фосфора). Приложение обратного смещения к p-n-переходу обедняет чувствительную область детектора носителями заряда. Попадание в эту область альфа-частицы, ионизирующей вещество, вызывает рождение нескольких миллионов электронно-дырочных пар, которые вызывают регистрируемый импульс тока с амплитудой, пропорциональной количеству родившихся пар и, соответственно, кинетической энергии поглощённой альфа-частицы. Поскольку обеднённая область имеет очень малую толщину, детектор чувствителен лишь к частицам с высокой плотностью ионизации (альфа-частицы, протоны, осколки деления, тяжёлые ионы) и малочувствителен к бета- и гамма-излучению.
Воздействие на электронику [ ]
[5] Вышеописанный механизм рождения электронно-дырочных пар альфа-частицей в полупроводниках может вызвать несанкционированное переключение полупроводникового триггера при попадании альфа-частицы с достаточной энергией на кремниевый чип. При этом единичный бит в памяти заменяется нулевым (или наоборот). Для уменьшения количества таких ошибок материалы, используемые в производстве микросхем, должны обладать низкой собственной альфа-активностью.
Воздействие на человека [ ]
[6] Альфа-частицы, образованные при распаде ядра, имеют начальную кинетическую энергию в диапазоне 1,8—15 МэВ. При движении альфа-частицы в веществе, она создаёт сильную ионизацию окружающих атомов, и в результате этого очень быстро теряет энергию. Энергии альфа-частиц, возникающих в результате радиоактивного распада, не хватает даже для преодоления мёртвого слоя кожи, поэтому радиационный риск при внешнем облучении такими альфа-частицами отсутствует. Внешнее альфа-облучение опасно для здоровья только в случае высокоэнергичных альфа-частиц (с энергией выше десятков МэВ), источником которых является ускоритель. Однако проникновение альфа-активных радионуклидов внутрь тела, когда облучению подвергаются непосредственно живые ткани организма, весьма опасно для здоровья, поскольку большая плотность ионизации вдоль трека частицы сильно повреждает биомолекулы. Считается, что при равном энерговыделении (поглощённой дозе) эквивалентная доза, набранная при внутреннем облучении альфа-частицами с энергиями, характерными для радиоактивного распада, в 20 раз выше, чем при облучении гамма- и рентгеновскими квантами. Однако линейная передача энергии высокоэнергичных альфа-частиц (с энергиями 200 МэВ и выше) значительно меньше, поэтому их относительная биологическая эффективность сравнима с таковой для гамма-квантов и бета-частиц.
Таким образом, опасность для человека при внешнем облучении могут представлять α-частицы с энергиями 10 МэВ и выше, достаточными для преодоления омертвевшего рогового слоя кожного покрова. В то же время большинство исследовательских ускорителей α-частиц работает на энергиях ниже 3 МэВ.
Гораздо бо́льшую опасность для человека представляют α-частицы, возникающие при альфа-распаде радионуклидов, попавших внутрь организма (в частности, через дыхательные пути или пищеварительный тракт). Достаточно микроскопического количества α-радиоактивного вещества (например полония-210), чтобы вызвать у пострадавшего острую лучевую болезнь, зачастую с летальным исходом.
Что такое Альфа частица?
А) альфа-частицы
Ионизирующее излучение (ИИ).
Виды ионизирующих излучений.
Основные характеристики.
Биологическое действие излучений на организм человека.
Единица измерения.
Ионизирующее излучение (ИИ).
ИИ − любые излучения, которые создаются при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении ядерных частиц в веществе и способны прямо или косвенно вызывать ионизацию среды − образование заряженных атомов или молекул − ионов.
Виды ионизирующих излучений.
Все ИИ по своей природе подразделяются на:
а) альфа-частицы (поток ядер гелия, высокая ионизирующая способность, малая проникающая способность, поглощаются листом бумаги);
б) бета-частицы (электроны или позитроны, проникающая способность в сотни раз выше чем у альфа-частиц, ионизирующая способность меньше);
− протоны (ядра водорода);
− дейтроны (ядра тяжелого водорода − дейтерия);
г) тяжелые ионы (ядра других элементов)
а) гамма-излучение (коротковолновое ЭМИ, наибольшая проникающая способность и относительно слабая ионизирующая способность);
б) рентгеновское излучение (малая ионизирующая способсность и большая проникающая).
Основные характеристики ИИ.
а) альфа-частицы
А́льфа-части́ца (α-частица)-положительно заряженная частица, образованная 2 протонами и 2 нейтронами. Идентична ядру атома гелия-4. Образуется при альфа-распаде ядер.
Энергии альфа-частиц, возникающих в результате радиоактивного распада, не хватает даже для преодоления мёртвого слоя кожи, поэтому радиационный риск при внешнем облучении такими альфа-частицами отсутствует. Однако проникновение альфа-активных радионуклидов внутрь тела, когда облучению подвергаются непосредственно ткани организма, весьма опасно для здоровья. Опасно для здоровья также внешнее облучение высокоэнергичными альфа-частицами, источником которых является ускоритель. Альфа-излучение обладает высокой ионозирующей способностью( в воздухе на 1см пути образует несколько десятков тыс пар ионов) и малой проникающей способностью.
А́льфа-части́ца поглощается листом бумаги.
Таким образом, опасность для человека могут представлять излучение α-частиц с энергиями достаточными для преодоления кожного покрова (10 МэВ и выше). В то же время, большинство исследовательских ускорителей α-частиц работает на энергиях ниже 3 МэВ (мега Электро́нво́льт).
б) Бета-частица (β-частица), заряженная частица, испускаемая в результате бета-распада вылетающие со скоростью света..
Поток бета-частиц называется бета-лучи или бета-излучение.
Отрицательно заряженные бета-частицы являются электронами (β−), положительно заряженные — позитронами (β+).
Значительные дозы внешнего бета-излучения могут вызвать лучевые ожоги кожи и привести к лучевой болезни. Ещё более опасно внутреннее облучение от бета-активных радионуклидов, попавших внутрь организма. Бета-излучение имеет значительно меньшую проникающую способность, чем гамма-излучение (однако на порядок большую, чем альфа-излучение). Слой любого вещества с поверхностной плотностью порядка 1 г/см2 (например, несколько миллиметров алюминия или несколько метров воздуха) практически полностью поглощает бета-частицы с энергией около 1 МэВ.
Бета-лучи следует отличать от вторичных и третичных электронов, образующихся в результате ионизации воздуха — так называемые дельта-лучи и эпсилон-лучи.
Нейтронное излучениепредставляет собой поток ядерных частиц, не имеющих электрического заряда. Нейтроны возникают при ядерных реакциях и работе ускоряющих и энергетических ядерных установок.
Масса нейтрона приблизительно в 4 раза меньше массы альфа-частиц. В зависимости от энергии различают медленные нейтроны (с энергией менее 1 КэВ1), нейтроны промежуточных энергий (от 1 до 500 КэВ) и быстрые нейтроны (от 500 КэВ до 20 МэВ). Среди медленных нейтронов различают тепловые нейтроны с энергией менее 0,2 эВ.
Тепловые нейтроны находятся по существу в состоянии термодинамического равновесия с тепловым движением атомов среды. Наиболее вероятная скорость движения таких нейтронов при комнатной температуре составляет 2200 м/с. При неупругом взаимодействии нейтронов с ядрами атомов среды возникает вторичное излучение, состоящее из заряженных частиц и гамма-квантов (гамма-излучение). При упругих взаимодействиях нейтронов с ядрами может наблюдаться обычная ионизация вещества.
Проникающая способность нейтронов зависит от их энергии, но она существенно выше, чем у альфа- или бета-частиц. Так, длина пробега нейтронов промежуточных энергий составляет около 15 м в воздушной среде и 3 см в биологической ткани, аналогичные показатели для быстрых нейтронов – соответственно 120 м и 10 см. Таким образом, нейтронное излучение обладает высокой проникающей способностью и представляет для человека наибольшую опасность из всех видов корпускулярного излучения. Мощность нейтронного потока измеряется плотностью потока нейтронов (нейтр./см2 • с).
Га́мма-излуче́ние (гамма-лучи, γ-лучи) — вид электромагнитного излучения с чрезвычайно малой длиной волны — −2 до 10 3 Å (от 10 −12 до 10 −7 м).
Рентгеновское излучение, как и гамма-излучение, обладает малой ионизирующей способностью и большой глубиной проникновения.
Единицей измерения активности является Кюри (Кu), соответствующая 3,7 • 10 10 ядерных превращений в секунду. Такая активность соответствует активности 1 г радия-226. Гораздо реже используется единица активности беккерель (Бк)
Энергетические диапазоны рентгеновского излучения и гамма-излучения перекрываются в широкой области энергий. Оба типа излучения являются электромагнитным излучением и при одинаковой энергии фотонов — эквивалентны. Терминологическое различие лежит в способе возникновения — рентгеновские лучи испускаются при участии электронов (либо в атомах, либо свободных) в то время как гамма-излучение испускается в процессах девозбуждения атомных ядер. Фотоны рентгеновского излучения имеют энергию от 100 эВ до 250 кэВ, что соответствует излучению с частотой от 3·1016 до 6·1019 Гц и длиной волны 0,005—10 нм (общепризнанного определения нижней границы диапазона рентгеновских лучей в шкале длин волн не существует).
Рентгеновское излучение является ионизирующим. Оно воздействует на ткани живых организмов и может быть причиной лучевой болезни, лучевых ожогов и злокачественных опухолей. По причине этого при работе с рентгеновским излучением необходимо соблюдать меры защиты. Считается, что поражение прямо пропорционально поглощённой дозе излучения.
Рентгеновские излучения могут возникать в любых электровакуумных при-борах, в которых анодное напряжение составляет порядка десятков и сотен кило-вольт.
Рентгеновское излучение является мутагенным фактором.
При помощи рентгеновских лучей можно «просветить» человеческое тело, в результате чего можно получить изображение костей, а в современных приборах и внутренних органов (см. также рентген). При этом используется тот факт, что у содержащегося преимущественно в костях элемента кальция (Z=20) атомный номер гораздо больше, чем атомные номера элементов, из которых состоят мягкие ткани, а именно водорода (Z=1), углерода (Z=6), азота (Z=7), кислорода (Z=8).
Альфа-частица: масса, основные характеристики и свойства
История открытия
На рубеже XIX-XX веков два физика с мировым именем открыли существование альфа-частиц. Это были новозеландский физик Эрнест Резерфорд, который работал в Канаде в городе Монреале, и французский химик и физик Поль Вийяр, который ставил свои эксперименты в Париже. Эти два ученых изучали различные виды радиации по их свойствам проникать через различные среды, а также по их взаимодействию с искусственным магнитным полем.
В результате этих экспериментов Резерфорд выделил три типа радиоактивного излучения: альфа, бета и гамма. Альфа-лучи были определены как лучи, имеющие наименьшую проникающую способность через различные предметы среди изучаемых видов радиации.
Элементарные частицы: протоны и нейтроны
В физике любой частице принято приписывать две основные характеристики — электрический заряд и массу, так как эти критерии определяют во многом ее свойства и поведение в конкретных физических условиях.
Альфа-частицы и их заряд
Заряд и массу альфа-частицы можно определить, если принимать во внимание названные выше цифры, а также учитывать, что сама частица состоит из двух протонов и двух нейтронов. Заряд альфа-частицы является положительным и равен +3,204 * 10 –19 Кл. Отметим, что значение +1,602 * 10 –19 Кл принято в физике называть элементарным зарядом, поскольку он равен по модулю этим же величинам у протона и электрона. Таким образом, заряд альфа-частицы равен +2 элементарных заряда.
Масса альфа-частицы
Энергия образования
Чтобы понять, насколько велика эта энергия, можно провести простой расчет. Представим, что вся энергия образования альфа-частицы переводится на ее ускорение. Пользуясь уравнением Лоренца для нерелятивистских скоростей, то есть полагая, что кинетическая энергия-альфа частицы равна mv 2 /2, где v — скорость ее движения, получаем, что этой энергии образования будет достаточно, чтобы разогнать альфа-частицу до скорости 2 * 10 7 м/c, что составляет 6,7 % от скорости света в вакууме. Отметим, что задавать вопрос о том, на сколько увеличится масса альфа-частицы при таких скоростях, не имеет смысла, поскольку увеличением ее массы можно пренебречь, так как она составит всего 0,015/6,68 * 100 = 0,2 %.
Основные физические свойства
Альфа-частица тяжелее в 4 раза протона и в 8000 раз — электрона, то есть для мира элементарных частиц она обладает большой массой. Напомним, что масса одного протона или одного нейтрона в атомных единицах (а.е.м.) равна 1, а заряд протона равен +1 в единицах элементарного заряда, то есть альфа-частица имеет заряд +2, а массу — 4. Тогда отношение заряда к массе альфа-частицы равно +1/2 = +0,5.
Поскольку она обладает электрическим зарядом, пролетая через электрическое или магнитное поле, она взаимодействует с ним. Чтобы определить направление силы, которая действует на альфа-частицу в магнитном поле, необходимо воспользоваться так называемым правилом левой руки: четыре пальца следует расположить вдоль вектора движения альфа частицы, а ладонь повернуть таким образом, чтобы линии магнитной индукции входили в нее. Тогда оттопыренный под прямым углом большой палец укажет направление действующей силы на движущуюся заряженную частицу.
Альфа-частицы могут разгоняться до больших скоростей, достигающих величин 15 млн км/с, то есть 5 % от скорости света. Ввиду большой массы и огромных скоростей они приобретают значительную кинетическую энергию, которая может составлять до 10 МэВ.
Проникающая способность
Поскольку альфа-частица обладает значительной массой (по сравнению с массой электрона), а также электрическим зарядом, который по модулю превышает заряд электрона в 2 раза, то ее проникающая способность, то есть способность проходить через слой вещества, является незначительной.
Во время своего движения альфа-частица испытывает столкновения с атомами, передавая им значительное количество энергии, которая приводит к ионизации атомов, то есть к отрыву электронов от них. Например, проходя всего 5 см в воздухе, альфа-частица испытывает огромное число столкновений и практически полностью теряет свою кинетическую энергию.
Любое твердое вещество легко задерживает альфа-частицу. Так, она не может пройти через слой из нескольких листов бумаги, а алюминиевая пластина толщиной всего 0,1 мм задерживает поток любой интенсивности из альфа-частиц. Еще раз отметим, хотя проникающая способность этой частицы мала, она очень сильно ионизирует всякое вещество, через которое движется.
Альфа-частица — продукт радиоактивного распада
Несмотря на то что альфа-частица состоит из протонов и нейтронов, из этих элементарных частиц она в природе не образуется, а получается в результате радиоактивного альфа-распада некоторых химических элементов.
Альфа-распад является одним из видов радиоактивного распада, в результате которого атомное ядро некоторого химического элемента, испуская альфа-частицу, превращается в ядро другого элемента, масса которого на 4 а.е.м. меньше, чем эта величина у родительского ядра, а порядковый номер в таблице Менделеева на 2 единицы меньше, чем у исходного элемента.
Альфа-распад бывает спонтанным (происходит произвольным образом в природе) и вынужденным (вызван в результате какого-либо специального воздействия на атомное ядро). Спонтанный распад характерен только для очень тяжелых атомных ядер. Так, самым легким элементом, который испытывает спонтанный альфа-распад, является теллурий 106. Уран 238 также претерпевает альфа-распад с образованием технеция 234.
Поскольку альфа-частица обладает двойным положительным элементарным зарядом, она при распаде радиоактивного ядра быстро захватывает электроны, образуя при этом атом гелия. Именно по этой причине во многих породах с большим содержанием альфа-радиоактивных элементов имеются полости, заполненные газом гелием, например в минералах, богатых ураном или торием. Основным источником альфа-частиц на Земле является благородный газ радон, который находится в почве, воде, воздухе и различных типах горных пород.
Что такое Альфа частица?
Альфа частица представляет собой положительно заряженную частицу в ядерной физике, которая образуется при распаде ядер и имеет два протона и два нейтрона. Поток таких частиц принято называть альфа излучением.
Открытие в ядерной физике
Впервые о данном явлении упомянул ученый Э. Резерфорд еще вначале XX в., который в числе первых предположил наличие бета, гамма и, конечно же, альфа частиц, провел много опытов превращения ядер азота в ядра кислорода. Среди нескольких видов излучений, альфа излучение наиболее безопасное для живых существ.
Основные характеристики
При близком контакте с кожей человека она способна проникнуть на расстояние всего нескольких микрон. Это объясняется процессом ионизации, при котором поток отдает большую часть своей первоначальной энергии.
Взаимодействие альфа излучения с различными веществами
Частицы, образующие альфа излучение, являются довольно тяжелыми, вследствие чего у них небольшая скорость. Также, стоит отметить, что большое количество своей энергии они передают поглотителю при малой скорости, при этом образуется большое количество пар ионов. Для примера рассматривается частица со скоростью 20 мм/с которая способна образовать в воздухе приблизительно сто тысяч пар ионов.
Влияние на живые организмы
Альфа-распад атомного ядра
Внешняя проникающая способность данного излучения небольшая, может вполне задерживаться слоем бумаги. При малом внешнем воздействии возможно развитие злокачественных образований и нарушение правильного обмена веществ. Однако, при таком виде подвержены поражению слизистые участки тела и глаза, которые не поддаются дальнейшему излечению.
В процессе большого количества исследований, ученые пришли к выводу, что альфа частицы при попадании в живой организм с помощью пищи, воды и воздуха могут принести поистине катастрофические разрушения, поскольку они полностью сжигают живой организм изнутри. Особенно опасными признаны альфа частицы плутония 239, которые активно накапливаются в почках, печени, легких, селезенке и приводят к тяжелой форме лучевой болезни, затем и к скорому летальному исходу.
Научно-популярный фильм о Эрнесте Резерфорде
Значение слова «альфа-частица»
Источник (печатная версия): Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека
). Альфа-частицы могут вызывать ядерные реакции; в первой искусственно вызванной ядерной реакции (Э. Резерфорд, 1919, превращение ядер азота в ядра кислорода) участвовали именно альфа-частицы. Поток альфа-частиц называют альфа-лучами или альфа-излучением.
альфа-частица
1. физ. полностью ионизированное ядро атома гелия, состоящее из двух протонов и двух нейтронов и являющееся продуктом ядерной реакции или альфа-распада
Делаем Карту слов лучше вместе
Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!
Спасибо! Когда-нибудь я тоже научусь различать смыслы слов.
В каком смысле употрeбляется прилагательное хвастливый в отрывке: Все испытавшие войну знают, как способны русские делать своё дело на войне и как мало способны к тому, чтобы его описывать с необходимой в этом деле хвастливой ложью.
Синонимы к слову «альфа-частица»
Предложения со словом «альфа-частица»
Понятия, связанные со словом «альфа-частица»
Отправить комментарий
Дополнительно
Предложения со словом «альфа-частица»:
Последнее скорее всего распадётся обратно, но может так случиться, что в него врежется ещё одна альфа-частица, обладающая высокой энергией.
Когда нейтрон производит реакцию, из ядра вместо нейтрона вылетает заряженный протон или альфа-частица.
В роли мяча выступали открытые незадолго до этого альфа-частицы, испускаемые радиоактивными веществами (позднее было установлено, что альфа-частица — это ядро атома гелия).