Радон является одной из самых больших доз радиации среди населения. При вдыхании некоторые из его частиц прикрепляются к внутренней выстилке легких и в конечном итоге повреждают клетки легочной ткани.
Альфа-частица — Alpha particle
Альфа-частицы, также известные как альфа-лучи или альфа-излучение, состоят из двух протонов и двух нейтронов, присоединенных друг к другу в частице, идентичной ядру Солнца. Обычно они образуются в процессе альфа-расщепления, но могут быть получены и другими способами. Альфа-частицы названы в честь первой буквы греческого алфавита. Символ альфа-частиц — A или 2+. Они могут быть записаны как He 2+ или 4, потому что они такие же, как и ядро, которое поет2 He 2+ обозначает ион солнца с зарядом +2 (без двух электронов). Когда ион получает электроны из окружающей среды, альфа-частица превращается в обычную (электрически нейтральную) солнечную42 Он.
Чистый спин альфа-частицы равен нулю. Благодаря механизму производства при стандартном радиоактивном расщеплении альфа-частицы обычно имеют кинетическую энергию около 5 Мэв и скорость 4% от скорости света. (См. описание границ этих чисел для дробной альфы ниже). Формы излучения и (в результате радиоактивного альфа-излучения) малая глубина проникновения — это очень мощные ионизированные частицы (останавливающиеся в нескольких дюймах от воздуха или кожи).
Однако более дальнобойные альфа-частицы тройного деления в три раза энергичнее и проникают в три раза дальше. Солнечное ядро, составляющее 10-12% светящихся лучей, также имеет тенденцию к гораздо более высокому действию, чем действие, производимое процессом деления, и поэтому может быть очень проникающим и пронизывать человеческое тело и многие измерения. Это зависит от энергии. Это относится к ядрам очень высокой энергии, производимым ускорителями частиц.
Содержание
Некоторые научные авторы используют альтернативные дважды ионизированные солнечные часы (ОН 2+) и альфа-частицы. Не все авторы считают все высокоскоростные ядра альфа-частицами, поскольку номенклатура не имеет четкого определения. Как и в случае с частицами/лучами бета и гамма, названия, используемые для частиц, имеют некоторые легкие ассоциации с процессом производства и его энергией, но не являются строго применимыми. 3 Таким образом, альфа-частицы можно свободно использовать как термин при обозначении звездных солнечных лучей (например, альфа-процессов), даже если они являются частью космических лучей. Версия альфа-излучения с более высокой энергией, чем та, которая образуется при альфа-расщеплении, является обычным продуктом аномальных эффектов деления, называемым тройным расщеплением. Однако солнечные часы, произведенные ускорителями частиц (например, баннеры, современники), реже называют «альфа-частицами».
Альфа-распад
Альфа-излучение было обнаружено в изопропаноле (после введения искусственного источника Радон-220).
Наиболее известным источником альфа-частиц является распад альфа-частиц более тяжелыми атомами (> 106 атомных масс). При испускании альфа-частицы в процессе альфа-распада атомный массовый номер уменьшается на четыре из-за потери четырех ядер альфа-частицы. Если атомный номер индивида уменьшается на два в результате потери двух протонов, он становится новым элементом. Примерами такого типа ядерного превращения путем альфа-расщепления являются небесные светила и радиоприемники.
Альфа-частицы обычно испускаются всеми крупными радиоактивными ядрами, такими как уран, торий, лучи и радиоактивные и трансуксусные элементы. В отличие от других видов распада, распад альфы как процесс должен иметь отдельные ядра достаточно малого размера, чтобы поддерживать его. Самыми маленькими ядрами, способными испускать альфа-излучение, на сегодняшний день являются бериллий-8 и самый легкий теллур (52) с массовыми числами в диапазоне 104-109.
Механизм образования при альфа-распаде
В отличие от расщепления-бета, фундаментальным взаимодействием альфа-расщепления является баланс между электромагнитной и ядерной энергией. Альфа-расщепление является результатом отталкивания Колоб-2 между альфа-частицей и остальной частью ядра, обе из которых имеют положительный заряд, который контролируется ядерной энергией. В классической физике альфа-частица не имеет энергии для выхода из потенциального колодца под действием сильных сил в ядре (сюда входит выход под действием сильных сил, когда колодец поднимается с одной стороны колодца, а затем электромагнитные силы (с другой стороны).
Однако явление квантового туннелирования позволяет альфе вырваться наружу даже тогда, когда энергии недостаточно для преодоления ядерного выхода. Это допускается волновой природой материи. Это позволяет альфа-частице провести некоторое время в зоне от ядра, так что возможность отталкивающих электромагнитных сил может полностью нивелировать притяжение ядерной энергии. С этого момента альфа-частицы могут разлетаться.
Энергия и поглощение
Энергия альфа-частиц, испускаемых во время альфа-пробоя, слабо зависит от периода полураспада процесса испускания, причем для многих классов, связанных с изменением энергии, период полураспада составляет менее 50%.
Энергия испускаемых альфа-частиц различна, есть энергичные альфа-частицы, испускаемые в более крупных ядрах, но большинство альфа-частиц имеют энергию от 3 до 7, МэВ (большой электровольт), что соответствует очень большому и очень короткому времени полураспада Энергия альфа-частицы составляет. соответственно.
При стандартной кинетической энергии в 5 МэВ скорость испущенной альфа-частицы составляет 15 000 км/с, или 5% от скорости света. Это значительное количество энергии для отдельных частиц, но их большая масса означает, что альфа-частицы имеют меньшую массу, чем другие распространенные виды излучения. B, нейтроны. 4
Из-за своего груза и большой массы альфа-частицы легко поглощаются материалами и могут перемещаться в воздухе всего на несколько дюймов. Они могут быть поглощены папиросной бумагой или внешним слоем кожи человека. Обычно они проникают в кожу на расстояние около 40 микрометров, что эквивалентно нескольким клеткам.
Поскольку описанная установка помещена в вакуум (рис. 3А), нет никаких препятствий для процесса молекулы альфа — воздуха. Затем альфа-частицы вылетают из отверстия в крышке контейнера и летят по прямой линии с небольшим рассеиванием. На экране есть компактная светлая точка, в которой радиус падает.
Открытие в ядерной физике
Впервые об этом явлении упомянул ученый Э. Резерфорд в начале 20 века. Он одним из первых показал существование бета-, гамма- и, конечно, альфа-излучения и провел множество экспериментов по преобразованию азота в кислородное ядро. Из различных видов излучения альфа-излучение является самым безопасным для живых организмов.
Альфа-частица выглядит как сферический симметричный объект с радиусом около 2-10-13 см. Что касается его массы, то она составляет 6,6-10-27 кг. Скорость, с которой он перемещается, довольно низкая, но как только он покидает ядро, он может преодолевать большие расстояния до остановки.
При тесном контакте с кожей человека он может проникнуть на расстояние всего в несколько микрометров. Это связано с процессом ионизации, в котором поток обеспечивает большую часть исходной энергии.
Взаимодействие альфа излучения с различными веществами
Альфа-излучающие частицы очень тяжелые и поэтому медленные. Стоит также отметить, что большая часть их энергии передается поглотителю на низких скоростях, образуя большое количество пар ионов. В качестве примера рассмотрим частицы со скоростью 20 мм/с. Это означает, что в воздухе может образоваться около 100 000 пар.
Расщепление альфа в атомном ядре
Способность к внешнему проникновению этого излучения мала и может ограничиваться слоем бумаги. При незначительном внешнем воздействии могут развиться злокачественные опухоли и соответствующие нарушения обмена веществ. Однако слизистые оболочки тела и глаза чувствительны к этому типу воздействия, что не поддается дальнейшему лечению.
В результате многочисленных исследований ученые пришли к выводу, что альфа-частицы, попадая в пищу, воду и воздух, могут нанести поистине катастрофический ущерб, сжигая организмы изнутри. Альфа-частицы плутония239 признаны особенно опасными, поскольку они активно накапливаются в почках, печени, легких и селезенке, вызывая тяжелые формы лучевой болезни и немедленную смерть.
Научно-популярные фильмы об Эрнесте Резерфорде
Как уже упоминалось, солнечные часы могут участвовать в ядерных реакциях против звезд, иногда исторически называемых альфа-реакцией (см., например, тройной альфа-процесс).
Альфа частица что это такое ее характеристики и фотографии
Альфа-частицы — положительно заряженные частицы в ядерной физике, образующиеся при ядерном распаде, имеющие два протона и два нейтрона. Поток таких частиц обычно называют альфа-излучением.
- 1 Открытие в ядерной физике
- 2 Основные характеристики
- 3 Взаимодействие альфа излучения с различными веществами
- 4 Влияние на живые организмы
Открытие в ядерной физике
Впервые об этом явлении упомянул ученый Э. Резерфорд в начале 20 века. Он одним из первых показал существование бета-, гамма- и, конечно, альфа-излучения и провел множество экспериментов по преобразованию азота в кислородное ядро. Из различных видов излучения альфа-излучение является самым безопасным для живых организмов.
Альфа-частицы выглядят как сферические симметричные объекты с радиусом около 2-10-13 см. Его масса составляет 6,6-10-27 кг. Его скорость довольно низкая, и когда он покидает ядро, он может пройти некоторое расстояние, прежде чем остановиться.
При тесном контакте с кожей человека он может проникнуть на расстояние всего в несколько микрометров. Это связано с процессом ионизации, в котором поток обеспечивает большую часть исходной энергии.
Взаимодействие альфа излучения с различными веществами
Альфа-излучающие частицы очень тяжелые и поэтому медленные. Стоит также отметить, что большая часть их энергии передается поглотителю на низких скоростях, образуя большое количество пар ионов. В качестве примера рассмотрим частицы со скоростью 20 мм/с. Это означает, что в воздухе может образоваться около 100 000 пар.
Расщепление альфа в атомном ядре
Способность к внешнему проникновению этого излучения мала и может ограничиваться слоем бумаги. При незначительном внешнем воздействии могут развиться злокачественные опухоли и соответствующие нарушения обмена веществ. Однако слизистые оболочки тела и глаза чувствительны к этому типу воздействия, что не поддается дальнейшему лечению.
В результате многочисленных исследований ученые пришли к выводу, что альфа-частицы, попадая в пищу, воду и воздух, могут нанести поистине катастрофический ущерб, сжигая организмы изнутри. Альфа-частицы плутония239 признаны особенно опасными, поскольку они активно накапливаются в почках, печени, легких и селезенке, вызывая тяжелые формы лучевой болезни и немедленную смерть.
Научно-популярные фильмы об Эрнесте Резерфорде
Кроме того, ядра очень высокой энергии, иногда называемые альфа-частицами, составляют 10-12% светящихся лучей. Механизм производства космического излучения продолжает оставаться предметом споров.
Примеры
Наиболее распространенным примером такого типа трансмутации является распад урана. Небесный-238 (самый распространенный природный изотоп урана) расщепляется на торио-234
- 238 92 Ur — нестабильное материнское ядро урана-238
- 234 90 мм. Дочернее ядро тория-234
- 4 2 He — выброшенная альфа-частица
Как видите, сумма индексов (масса и атомный номер) остается одинаковой с обеих сторон уравнения.
Thorio также является радиоприемником.
Нептуний становится протактинием.
Платина превращается в осмий.
Гадолинио становится самарием.
Таким образом, в расщепленной альфе происходят три вещи: 1. тяжелое (матричное) ядро распадается на две части. 2. альфа-частица запускается в космос. 3. массовое число оставшегося (женского) ядра увеличивается в четыре раза, а число атомов удваивается.
Почему происходит альфа-распад?
Два фундаментальных взаимодействия играют важную роль в распаде альфа-частиц. Это атомные (ближняя сила) и электромагнитные (дальняя сила) силы. Сила ядерной тяги (действующая между нейтронами) намного больше отталкивающей силы электромагнитной силы (действующей между протонами). Поэтому ядерная энергетика является индивидуальным ядром United.
Однако, когда общая катастрофическая электромагнитная сила преодолевает ядерную мощь, атомное ядро распадается на две или более частей. Исследования показали, что поскольку ядро, содержащее более 209 ядер, настолько велико, электромагнитное взаимодействие между его протонами часто выходит за пределы сопротивляющейся ядерной силы, которая удерживает его в единстве.
Это связано с тем, что электромагнитная сила сохраняет одинаковую мощность на больших расстояниях, в то время как ядерная энергия быстро падает за пределами одного фемтометра.
Согласно классической физике, альфа-частица не может избежать сильной ядерной энергии в ядре. Однако квантовая механика позволяет альфа-частице вырваться из квантового туннелирования даже тогда, когда энергии недостаточно для преодоления ядерной энергии.
Основной источник альфа-распада
Альфа-частицы испускаются в основном более тяжелыми атомами (атомный номер > 106), такими как триол, радий и радий. Фактически, почти 99% производимого на Земле солнца поступает из подземного минерала расщепленного альфа, который состоит из тория или радия.
Космическое излучение из атмосферы Земли также содержит альфа-частицы. Около 90% ядра космического излучения составляет водород (протоны), 9% САН (альфа-частицы) и 1% ионы Нзе. Доли зависят от диапазона энергии космических лучей.
Некоторые искусственные изотопы испускают альфа-частицы: например, радиоизотопы кюрий, америций и плутоний. Они образуются в ядерных реакторах при поглощении нейтронов различными изотопами урана.
Высокоэнергетические солнечные часы также могут быть созданы искусственно с помощью ускорителей частиц, таких как Hyundai и Banner. Однако их обычно не называют альфа-частицами.
