Scoperta delle particelle alfa, caratteristiche, applicazioni

il particelle alfa (o particelle α) sono nuclei di atomi di elio ionizzato che, quindi, hanno perso i loro elettroni. I nuclei di elio sono composti da due protoni e due neutroni. Quindi, queste particelle hanno una carica elettrica positiva il cui valore è il doppio della carica dell'elettrone, e la sua massa atomica è di 4 unità di massa atomica.

Le particelle alfa vengono emesse spontaneamente da certe sostanze radioattive. Nel caso della Terra, la principale fonte naturale di emissione di radiazioni alfa è il gas radon. Il radon è un gas radioattivo presente nel suolo, nell'acqua, nell'aria e in alcune rocce.

indice

• 1 Scoperta
• 2 caratteristiche
  • 2.1 Massa atomica
  • 2.2 Carico
  • 2.3 Velocità
  • 2.4 Ionizzazione
  • 2,5 Energia cinetica
  • 2.6 Capacità di penetrazione
• 3 decadimento alfa
  • 3.1 Decadimento alfa da nuclei di uranio
  • 3.2 Elio
• 4 Tossicità e rischi per la salute delle particelle alfa
• 5 applicazioni
• 6 riferimenti

scoperta

Fu negli anni 1899 e 1900 quando i fisici Ernest Rutherford (che lavorò alla McGill University di Montreal, in Canada) e Paul Villard (che lavorò a Parigi) differenziarono tre tipi di insediamenti, nominati dallo stesso Rutherford come: alfa, beta e gamma.

La distinzione è stata fatta in base alla sua capacità di penetrare gli oggetti e la loro deviazione a causa di un campo magnetico. In virtù di queste proprietà, Rutherford definì i raggi alfa come quelli che avevano una capacità di penetrazione inferiore negli oggetti ordinari.

Pertanto, il lavoro di Rutherford includeva le misurazioni del rapporto tra la massa di una particella alfa e la sua carica. Queste misurazioni lo portarono a stabilire l'ipotesi che le particelle alfa fossero ioni di elio doppiamente caricati.

Infine, nel 1907 Ernest Rutherford e Thomas Royds furono in grado di dimostrare che l'ipotesi stabilita da Rutherford era vera, dimostrando così che le particelle alfa erano ioni ionici a doppia ionizzazione.

lineamenti

Alcune delle principali caratteristiche delle particelle alfa sono le seguenti:

Massa atomica

4 unità di massa atomica; ovvero 6,68 ∙ 10^-27 kg.

carico

Positivo, due volte la carica dell'elettrone o la stessa cosa: 3.2 ∙ 10^-19 C.

velocità

Dell'ordine tra 1,5 · 10⁷ m / se 3 · 10⁷ m / s.

ionizzazione

Hanno un'alta capacità di ionizzare i gas, trasformandoli in gas conduttivi.

Energia cinetica

La sua energia cinetica è molto alta a causa della sua grande massa e velocità.

Capacità di penetrazione

Hanno una bassa capacità di penetrazione. Nell'atmosfera perdono rapidamente velocità quando interagiscono con diverse molecole come conseguenza della loro grande massa e carica elettrica.

Decadimento alfa

Il decadimento alfa o decadimento alfa è un tipo di decadimento radioattivo che consiste nell'emissione di una particella alfa.

Quando ciò accade, il nucleo radioattivo vede il suo numero di massa ridotto di quattro unità e il suo numero atomico di due unità.

In generale, il processo è il seguente:

^la_Z X → ^A-4_Z-2Y + ⁴₂Io ho

Il decadimento alfa avviene normalmente nei nuclei più pesanti. Teoricamente, può avvenire solo nei nuclei più pesanti del nichel, in cui l'energia di legame generale per nucleone non è più minima.

I nuclei più leggeri che emettono particelle alfa conosciute sono gli isotopi di massa inferiore del tellurio. Quindi, il tellurio 106 (¹⁰⁶Te) è l'isotopo più leggero in cui il decadimento alfa si verifica in natura. Tuttavia, eccezionalmente ⁸Be può essere scomposto in due particelle alfa.

Poiché le particelle alfa sono relativamente pesanti e caricate positivamente, il loro percorso libero medio è molto breve, quindi perdono rapidamente la loro energia cinetica a breve distanza dalla sorgente.

Decadimento alfa da nuclei di uranio

Un caso molto comune di decadimento alfa si verifica nell'uranio. L'uranio è l'elemento chimico più pesante presente in natura.

Nella sua forma naturale, l'uranio si presenta in tre isotopi: uranio-234 (0,01%), uranio-235 (0,71%) e uranio-238 (99,28%). Il processo di decadimento alfa per l'isotopo di uranio più abbondante è il seguente:

²³⁸₉₂ U → ²³⁴₉₀Th +⁴₂Io ho

elio

Tutto l'elio che attualmente esiste sulla Terra ha la sua origine nei processi di decadimento alfa di diversi elementi radioattivi.

Per questo motivo, si trova di solito in depositi minerali ricchi di uranio o torio. Allo stesso modo, sembra anche associato ai pozzi di estrazione del gas naturale.

Tossicità e rischi per la salute delle particelle alfa

In generale, la radiazione alfa esterna non presenta rischi per la salute, poiché le particelle alfa possono viaggiare solo per distanze di pochi centimetri.

In questo modo, le particelle alfa vengono assorbite dai gas presenti in pochi centimetri di aria o dal sottile strato esterno di pelle morta di una persona, evitando così qualsiasi rischio per la salute delle persone.

Tuttavia, le particelle alfa sono molto pericolose per la salute in caso di ingestione o inalazione.

Questo perché, sebbene abbiano poco potere di penetrazione, il loro impatto è molto grande, poiché sono le particelle atomiche più pesanti emesse da una fonte radioattiva.

applicazioni

Le particelle alfa hanno diverse applicazioni. Alcuni dei più importanti sono i seguenti:

- Trattamento contro il cancro.

- Eliminazione dell'elettricità statica nelle applicazioni industriali.

- Utilizzare in rilevatori di fumo.

- Fonte di carburante per satelliti e veicoli spaziali.

- Fonte di alimentazione per pacemaker.

- Fonte di alimentazione per stazioni di sensori remote.

- Fonte di energia per dispositivi sismici e oceanografici.

Come si può vedere, un uso molto comune delle particelle alfa è una fonte di energia per diverse applicazioni.

Inoltre, attualmente una delle principali applicazioni delle particelle alfa è quella dei proiettili nella ricerca nucleare.

Innanzitutto, le particelle alfa sono prodotte dalla ionizzazione (cioè, separando gli elettroni dagli atomi di elio). Successivamente queste particelle alfa vengono accelerate ad alte energie.

riferimenti

1. Particella alfa (n.d.). In Wikipedia Estratto il 17 aprile 2018 da en.wikipedia.org.
2. Decadimento alfa (n.d.). In Wikipedia Estratto il 17 aprile 2018 da en.wikipedia.org.
3. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994).Fisica quantistica: atomi, molecole, solidi, nuclei e particelle. Messico D.F .: Limusa.
4. Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph (2002).Fisica moderna(4 ° ed.). W. H. Freeman.
5. Krane, Kenneth S. (1988).Fisica nucleare introduttiva. John Wiley & Sons.
6. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994).Fisica quantistica: atomi, molecole, solidi, nuclei e particelle. Messico D.F .: Limusa.