Масса альфа частицы как найти

I was reading the rutherford experiment of the $alpha$ particles. where we conclude that the positive charge and mass are concentrated in the center of atoms. while concluding the above result we use the charge and mass of the $alpha$ particle.

I am still wondering when we don’t know about the nucleus size(before the experiment). how do we know that:

  1. size of an $alpha$ particle.
  2. mass of an $alpha$ particle.
  3. charge of an $alpha$ particle.

I know that we can measure that speed and charge-mass ratio of $alpha$ particle by passing it through perpendicular electrical and magnetic fields. Is there any experiment from which we can know the exact mass and charge of $alpha $ particle?

Do they know that $alpha$ particular are helium nucleus?

Альфа-частица представляет собой ядро гелия. Если у атома гелия убрать электронную оболочку, то останется эта частица. Она состоит из двух протонов и двух нейтронов, имеет сферическую форму с радиусом 10-5 метра. Масса альфа-частицы составляет 6,68 * 10-27 килограмм.

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.

Эрнест Резерфорд

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.

Протоны и нейтроны в ядре атома

Как было сказано выше, альфа-частица состоит из двух протонов и двух нейтронов. Протон представляет собой элементарную частицу, имеющую массу 1,6726 * 10-27 кг и заряд +1,602 * 10–19 Кл. Что касается нейтрона, то его масса в 1,00137 раз больше, чем у протона, то есть составляет 1,67489*10-27 кг. Заряд нейтрона равен нулю, то есть эта частица является электрически нейтральной (отсюда и название — «нейтрон»).

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

Если учитывать аддитивное свойство физической величины «масса», то можно рассчитать самостоятельно, сколько весит альфа-частица. Приведенные выше цифры для протонов и нейтронов говорят, что масса альфа-частицы равна 6,69498 * 10-27 кг. Получается эта цифра, если сложить массы в покое двух протонов и двух нейтронов. В итоге отношение масс протона и альфа-частицы приблизительно составляет 1/4. То есть альфа-частица в четыре раза тяжелее протона.

Атомное ядро и альфа-частица

Однако множество проведенных экспериментов по установлению точной массы этой частицы говорят, что масса покоя альфа-частицы составляет 6,68 * 10 * 10-27 кг, то есть она меньше на 0,015 * 10-27 кг полученного выше значения. Куда же девается разница? Ответ на этот вопрос достаточно прост — она переходит в энергию. Дело в том, что при образовании альфа-частицы из протонов и нейтронов в результате ядерных взаимодействия между ними выделяется энергия в виде электромагнитного излучения, два протона и два нейтрона переходят в более выгодное энергетическое состояние — нашу альфа-частицу.

Энергия образования

Чтобы рассчитать энергию образования альфа-частицы, следует воспользоваться знаменитым уравнением Эйнштейна, которое связывает массу и энергию через одну из фундаментальных постоянных нашей Вселенной — скорость света. Это уравнение имеет вид: E = mc2, где E — энергия, m — масса, c — скорость света в вакууме.

Зная, что при образовании альфа-частицы масса ее компонентов уменьшается на 0,015 * 10-27 кг, а также зная, что скорость света составляет 3 * 108 м/с, получаем энергию, которая выделяется во время этого процесса. Она равна E = 0,015 * 10-27 * 9 * 1016 = 1,35 * 10-12 Дж. В физике элементарных частиц принято энергии записывать в электрон-вольтах (эВ). Один электрон-вольт равен 1,602177 * 10−19 Дж. Тогда энергия образования альфа-частицы равна 8,426 * 106 эВ, или 8,426 МэВ (мегаэлектрон-вольт).

Радиоактивный альфа-распад

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 mv2/2, где v — скорость ее движения, получаем, что этой энергии образования будет достаточно, чтобы разогнать альфа-частицу до скорости 2 * 107 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.

Проникающая способность излучения

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.

Процесс ионизации атома

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.

Богатая ураном порода

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.

Альфа-частица
Символ: α, α2+, He2+
Alpha Decay.svg
Альфа-частица
Ядро изотопа: Гелий-4 ( textstyle{{}^4_2mathrm{He}^{2+}})
Химический элемент: Гелий
Состав: 2 протона, 2 нейтрона
Семья: Бозон
Магнитный момент: 0
Электрический квадрупольный момент: 0
Массовое число (барионное число): 4
Масса: 3,727379240(82) ГэВ (около 6,644656·10−27 кг)
Атомная единица массы: 4,001506179125(62)
Энергия связи: 28,11 МэВ (7,03 МэВ на нуклон)[1]
Время жизни: Стабилен
Чётность: +
Квантовые числа:
Электрический заряд: 2
Спин: 0
Изотопический спин: 0
Гиперзаряд: 4

А́льфа-части́ца (α-частица) — положительно заряженная частица, образованная двумя протонами и двумя нейтронами, ядро атома гелия-4 ( textstyle{{}^4_2mathrm{He}^{2+}}). 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[2].

Содержание

  • 1 Образование
  • 2 Свойства
  • 3 Проникающая способность
  • 4 Детектирование
  • 5 Воздействие на электронику
  • 6 Воздействие на человека
  • 7 См. также
  • 8 Примечания

Образование[править | править вики-текст]

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: 6Li+2H=4He+4He. 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[править | править вики-текст]

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)[1]. Заряд альфа-частицы равен удвоенному элементарному заряду, или примерно 3,218·10−19 Кл.

Проникающая способность[править | править вики-текст]

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/см2). 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.

Пробеги альфа-частиц в некоторых средах

Энергия α-частиц, МэВ 4 6 8 10
Воздух при нормальных условиях, см 2,5 4,6 7,4 10,6
Биологическая ткань, мкм 31 56 96 130
алюминий, мкм 16 30 48 69

Детектирование[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

Альфа-частицы, образованные при распаде ядра, имеют начальную кинетическую энергию в диапазоне 1,8—15 МэВ[3]. При движении альфа-частицы в веществе она создаёт сильную ионизацию окружающих атомов 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. 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[4], 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 следует отметить, что линейная передача энергии высокоэнергичных альфа-частиц (с энергиями 200 МэВ и выше) значительно меньше, в связи с чем 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[5].

Гораздо бо́льшую опасность для человека представляют α-частицы, возникающие при альфа-распаде радионуклидов, попавших внутрь организма (в частности, через дыхательные пути или пищеварительный тракт)[6]. Достаточно микроскопического количества α-радиоактивного вещества, чтобы вызвать у пострадавшего острую лучевую болезнь, зачастую с летальным исходом[6].

См. также[править | править вики-текст]

  • Альфа-распад
  • Бета-частица
  • Гамма-излучение
  • Гелион
  • Нейтрон
  • Ядерная реакция

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 Альфа-частица Большая Советская Энциклопедия
  2. Взаимодействие частиц с веществом.
  3. В некоторых случаях при альфа-распаде ядро, излучающее альфа-частицу, может вначале перейти в возбуждённое состояние. При этом энергия испускаемой альфа-частицы оказывается меньше, чем при переходе на основной уровень дочернего ядра, поскольку часть энергии остаётся в ядре. Возбуждённый уровень впоследствии распадается в основное состояние ядра, а энергия уносится гамма-квантом или передаётся электронам атомной оболочки (см. Внутренняя конверсия). Однако вероятность перехода ядра при альфа-распаде на возбуждённый уровень, как правило, сильно подавлена, что связано с экспоненциальным уменьшением вероятности альфа-распада при уменьшении кинетической энергии излучаемых альфа-частиц.
  4. Публикация 103 Международной Комиссии по радиационной защите (МКРЗ). Пер с англ. / Под общей ред. М. Ф. Киселёва и Н. К. Шандалы. — М.: Изд. ООО ПКФ «Алана», 2009. — С. 68-71. — 1000 экз. — ISBN 978-5-9900350-6-5.
  5. О. И. Василенко, Б. С. Ишханов, И. М. Капитонов, Ж. М. Селиверстова, А. В. Шумаков «РАДИАЦИЯ», М., Изд-во Московского университета. 1996.
  6. 1 2 Би-Би-Си: «Суду рассказали, как в теле Литвиненко нашли полоний»

Альфа-частица — это ядро ​​гелия. Если удалить электронную оболочку с атома гелия, эта частица останется. Он состоит из двух протонов и двух нейтронов, имеет сферическую форму радиусом 10-5 метров. Масса альфа-частиц 6,68 * 10-27 килограмм.

Содержание

  • 1 История открытия
  • 2 Элементарные частицы: протоны и нейтроны
  • 3 Альфа-частицы и их заряд
  • 4 Масса альфа-частицы
  • 5 Энергия образования
  • 6 Основные физические свойства
  • 7 Проникающая способность
  • 8 Альфа-частица — продукт радиоактивного распада

История открытия

На рубеже XIX и XX веков два всемирно известных физика открыли существование альфа-частиц. Это были новозеландский физик Эрнест Резерфорд, работавший в Канаде в городе Монреаль, и французский химик и физик Поль Виллар, организовавший свои эксперименты в Париже. Эти два ученых изучали разные типы излучения на предмет их способности проникать в разные среды, а также их взаимодействия с искусственным магнитным полем.

Эрнест Резерфорд' '='

В результате этих экспериментов Резерфорд выделил три типа излучения: альфа, бета и гамма. Альфа-лучи были определены как лучи, которые имеют самую низкую проникающую способность через различные объекты среди изученных типов излучения.

Элементарные частицы: протоны и нейтроны

В физике любой частице принято приписывать две основные характеристики: электрический заряд и массу, поскольку эти критерии во многом определяют ее свойства и поведение в конкретных физических условиях.

Протоны и нейтроны в ядре атома' '='

Как упоминалось выше, альфа-частица состоит из двух протонов и двух нейтронов. Протон — это элементарная частица с массой 1,6726 * 10-27 кг и зарядом 1,602 * 10-19 Кл. Что касается нейтрона, то его масса в 1,00137 раз больше массы протона, т.е. 1,67489 * 10-27 кг. Заряд нейтрона равен нулю, то есть эта частица электрически нейтральна (отсюда и название — «нейтрон»).

Альфа-частицы и их заряд

Заряд и массу альфа-частицы можно определить, если принять во внимание приведенные выше числа, а также принять во внимание, что сама частица состоит из двух протонов и двух нейтронов. Заряд альфа-частицы положительный и равен +3,204 * 10-19 Кл. Обратите внимание, что значение +1.602 * 10-19 Кл обычно называют элементарным зарядом в физике, так как оно равно по величине таким же значениям. Для протона и электрона. Следовательно, заряд альфа-частицы составляет +2 элементарных заряда.

Масса альфа-частицы

Если принять во внимание аддитивное свойство физической величины «масса», можно самостоятельно рассчитать, сколько весит альфа-частица. Цифры выше для протонов и нейтронов говорят о том, что масса альфа-частицы составляет 6,69498 * 10-27 кг. Эта цифра получается сложением остаточных масс двух протонов и двух нейтронов. Следовательно, отношение масс протона к альфа-частице составляет примерно 1/4. То есть альфа-частица в четыре раза тяжелее протона.

Атомное ядро ​​и альфа-частица' '='

Однако многие эксперименты, проведенные для установления точной массы этой частицы, говорят о том, что масса покоя альфа-частицы составляет 6,68 * 10 * 10-27 кг, то есть на 0,015 * 10-27 кг ниже полученного выше значения. В чем разница? Ответ на этот вопрос довольно прост: он превращается в энергию. Дело в том, что когда из протонов и нейтронов образуется альфа-частица, в результате ядерных взаимодействий между ними выделяется энергия в виде электромагнитного излучения, два протона и два нейтрона переходят в более выгодное энергетическое состояние — нашу частицу альфа.

Энергия образования

Чтобы вычислить энергию образования альфа-частицы, вы должны использовать знаменитое уравнение Эйнштейна, которое связывает массу и энергию через одну из фундаментальных констант нашей Вселенной: скорость света. Это уравнение имеет вид: E = mc2, где E — энергия, m — масса, c — скорость света в вакууме.

Зная, что при образовании альфа-частицы масса ее компонентов уменьшается на 0,015 * 10-27 кг, а также зная, что скорость света составляет 3 * 108 м / с, мы получаем энергию, которая выделяется во время этого процесса. Он равен E = 0,015 * 10-27 * 9 * 1016 = 1,35 * 10-12 Дж. В физике элементарных частиц принято записывать энергии в электрон-вольтах (эВ). Электрон-вольт составляет 1,602177 * 10-19 Дж. Таким образом, энергия образования альфа-частицы составляет 8,426 * 106 эВ, или 8,426 МэВ (мегаэлектрон-вольт).

Радиоактивный альфа-распад' '='

Чтобы понять, насколько велика эта энергия, можно выполнить простой расчет. Представьте себе, что вся энергия образования альфа-частицы передается при ее ускорении. Используя уравнение Лоренца для нерелятивистских скоростей, т.е предполагая, что кинетическая энергия альфа-частицы равна mv2 / 2, где v — скорость ее движения, мы получаем, что этой энергии образования будет достаточно для ускорения альфа-частицы со скоростью 2 * 107 м / c, что составляет 6,7% скорости света в вакууме. Обратите внимание, что нет смысла задавать вопрос о том, насколько масса альфа-частицы увеличится при таких скоростях, так как увеличение ее массы можно не заметить, так как оно составит всего 0,015 / 6,68 * 100 = 0,2 %.

Основные физические свойства

Альфа-частица в 4 раза тяжелее протона и в 8000 раз тяжелее электрона, то есть для мира элементарных частиц она имеет большую массу. Напомним, что масса протона или нейтрона в атомных единицах (а.е.м.) равна 1, а заряд протона равен +1 в элементарных единицах заряда, то есть альфа-частица имеет заряд +2, а масса равна 4. Тогда соотношение между заряд и масса альфа-частицы +1/2 = +0,5.

Поскольку у него есть электрический заряд, он пролетает через электрическое или магнитное поле и взаимодействует с ним. Чтобы определить направление силы, действующей на альфа-частицу в магнитном поле, необходимо использовать так называемое правило левой руки: четыре пальца должны быть расположены по вектору движения альфа-частицы, а ладонь должна быть повернутым так, чтобы линии магнитной индукции входили в него. Тогда большой палец, выступающий под прямым углом, укажет направление силы, действующей на движущуюся заряженную частицу.

Проникновение излучения' '='

Альфа-частицы могут разгоняться до высоких скоростей, достигая значений 15 миллионов км / с, или 5% скорости света. Благодаря своей большой массе и огромной скорости они приобретают значительную кинетическую энергию, которая может достигать 10 МэВ.

Проникающая способность

Поскольку альфа-частица имеет значительную массу (по сравнению с массой электрона), помимо электрического заряда, который в 2 раза превышает заряд электрона по модулю, ее проникающая способность, то есть способность проходить через слой дело, несущественно.

Во время своего движения альфа-частица испытывает столкновения с атомами, передавая им значительное количество энергии, что приводит к ионизации атомов, то есть отрыву от них электронов. Например, пройдя по воздуху всего 5 см, альфа-частица претерпевает огромное количество столкновений и почти полностью теряет свою кинетическую энергию.

Процесс ионизации атома' '='

Любое твердое вещество легко захватывает альфа-частицу. Таким образом, он не может пройти через слой из нескольких листов бумаги, а алюминиевая пластина толщиной всего 0,1 мм сдерживает поток любой интенсивности от альфа-частиц. Заметим еще раз, хотя проникающая способность этой частицы невелика, она очень сильно ионизирует любое вещество, через которое она движется.

Альфа-частица — продукт радиоактивного распада

Несмотря на то, что альфа-частица состоит из протонов и нейтронов, она не образуется из этих элементарных частиц в природе, а получается в результате радиоактивного альфа-распада определенных химических элементов.

Альфа-распад — это вид радиоактивного распада, в результате которого атомное ядро ​​химического элемента, испуская альфа-частицу, превращается в ядро ​​другого элемента, масса которого на 4 а.е.м меньше этого значения родительского ядра а порядковый номер в периодической таблице на 2 единицы меньше, чем у исходного элемента.

Рок богат ураном' '='

Альфа-распад бывает спонтанным (происходит произвольно по своей природе) и вынужденным (вызывается каким-то особым воздействием на ядро ​​атома). Спонтанный распад характерен только для очень тяжелых атомных ядер. Следовательно, самым легким элементом, который подвергается спонтанному альфа-распаду, является теллур 106. Уран 238 также подвергается альфа-распаду с образованием технеция 234.

Поскольку альфа-частица имеет двойной положительный элементарный заряд, она быстро захватывает электроны, когда радиоактивное ядро ​​распадается, образуя атом гелия. По этой причине многие породы с высоким содержанием альфа-радиоактивных элементов имеют полости, заполненные газообразным гелием, например, в минералах, богатых ураном или торием. Основным источником альфа-частиц на Земле является благородный газ радон, который содержится в почве, воде, воздухе и различных типах горных пород.

Альфа частица- ядро атома гелия,

Z=2(порядковый номер элемента в табл.Менделеева)-показывает число электронов и число протонов в атоме,

A=4(массовое число в табл.Менделеева)

N=A-Z=4-2=2 -число нейтронов в атоме

Следовательно заряд альфа частицы

q=2*q(пр)=2*1,6*10^-19 Кл=3,2*10^-19 Кл

Масса альфа частицы

m=2 m(пр)+2 m(нейт.)=2*(m(пр)+2 m(нейт.))=2*(1,6726*10^-27+1,6749*10^-27) кг =6,695*10^-27 кг

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Как в лесном найти человека
  • Задержка в вов как исправить
  • Как найти следы ног
  • Как найти пароль в фаерфокс
  • Как найти человека по телефону беларусь