อนุภาคอัลฟ่า: การค้นพบลักษณะการใช้งาน - กายภาพ - 2026

อนุภาคแอลฟา (หรืออนุภาคα) เป็นนิวเคลียสของอะตอมฮีเลียมไอออนอิเล็กตรอนจึงมีการสูญเสีย นิวเคลียสของฮีเลียมประกอบด้วยโปรตอนสองตัวและนิวตรอนสองตัว ดังนั้นอนุภาคเหล่านี้จึงมีประจุไฟฟ้าบวกซึ่งมีค่าเป็นสองเท่าของอิเล็กตรอนและมวลอะตอมของมันคือ 4 หน่วยมวลอะตอม

อนุภาคอัลฟ่าจะถูกปล่อยออกมาโดยธรรมชาติโดยสารกัมมันตภาพรังสีบางชนิด ในกรณีของโลกแหล่งที่มาของการปล่อยรังสีอัลฟาตามธรรมชาติที่รู้จักกันดีคือก๊าซเรดอน เรดอนเป็นก๊าซกัมมันตภาพรังสีที่มีอยู่ในดินน้ำอากาศและหินบางชนิด

การค้นพบ

ตลอดช่วงปี พ.ศ. 2442 และ พ.ศ. 2443 เมื่อนักฟิสิกส์เออร์เนสต์รัทเทอร์ฟอร์ด (ซึ่งทำงานที่มหาวิทยาลัยแมคกิลล์ในมอนทรีออลประเทศแคนาดา) และพอลวิลลาร์ด (ซึ่งทำงานในปารีส) ได้สร้างความแตกต่างของเอกสารสามประเภทซึ่งตั้งชื่อโดยรัทเทอร์ฟอร์ดว่า: อัลฟาเบต้าและแกมมา

ความแตกต่างเกิดขึ้นจากความสามารถในการทะลุผ่านวัตถุและการโก่งตัวโดยผลของสนามแม่เหล็ก จากคุณสมบัติเหล่านี้รัทเทอร์ฟอร์ดจึงกำหนดให้รังสีแอลฟามีความสามารถในการทะลุทะลวงต่ำที่สุดในวัตถุธรรมดา

ดังนั้นงานของรัทเทอร์ฟอร์ดจึงรวมถึงการวัดอัตราส่วนของมวลของอนุภาคแอลฟาเทียบกับประจุของมัน การวัดเหล่านี้ทำให้เขาตั้งสมมติฐานว่าอนุภาคแอลฟาเป็นไอออนของฮีเลียมที่มีประจุไฟฟ้าเป็นสองเท่า

ในที่สุดในปี 1907 เออร์เนสต์รัทเทอร์ฟอร์ดและโธมัสรอยด์สก็ประสบความสำเร็จในการแสดงให้เห็นว่าสมมติฐานที่รัทเทอร์ฟอร์ดตั้งขึ้นเป็นจริงจึงแสดงให้เห็นว่าอนุภาคแอลฟาเป็นไอออนของฮีเลียมที่แตกตัวเป็นสองเท่า

ลักษณะเฉพาะ

ลักษณะสำคัญบางประการของอนุภาคแอลฟามีดังนี้:

มวลอะตอม

4 หน่วยมวลอะตอม นั่นคือ 6.68 ∙ 10 ^-27กก.

ภาระ

บวกสองเท่าของประจุของอิเล็กตรอนหรือเท่ากัน: 3.2 ∙ 10 ^-19 C.

ความเร็ว

จากลำดับระหว่าง 1.5 · 10 ⁷ m / s และ 3 · 10 ⁷ m / s

ไอออไนเซชัน

พวกมันมีความสามารถสูงในการแตกตัวเป็นไอออนก๊าซเปลี่ยนเป็นก๊าซนำไฟฟ้า

พลังงานจลน์

พลังงานจลน์ของมันสูงมากอันเป็นผลมาจากมวลและความเร็วที่มาก

ความสามารถในการเจาะ

พวกเขามีความสามารถในการเจาะต่ำ ในบรรยากาศพวกมันสูญเสียความเร็วอย่างรวดเร็วเมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับโมเลกุลที่แตกต่างกันอันเป็นผลมาจากมวลและประจุไฟฟ้าที่ยิ่งใหญ่

การสลายตัวของอัลฟ่า

การสลายตัวของอัลฟาหรือการสลายตัวของอัลฟาคือการสลายตัวของสารกัมมันตรังสีที่ประกอบด้วยการปลดปล่อยอนุภาคแอลฟา

เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นนิวเคลียสกัมมันตภาพรังสีจะเห็นจำนวนมวลของมันลดลงสี่หน่วยและเลขอะตอมของมันสองหน่วย

โดยทั่วไปกระบวนการมีดังนี้:

^A _Z X → ^A-4 _Z-2 Y + ⁴ ₂เขา

การสลายตัวของอัลฟ่ามักเกิดขึ้นในนิวไคลด์ที่หนักกว่า ในทางทฤษฎีมันสามารถเกิดขึ้นได้เฉพาะในนิวเคลียสที่ค่อนข้างหนักกว่านิกเกิลซึ่งพลังงานยึดเหนี่ยวโดยรวมต่อนิวคลีออนไม่น้อยอีกต่อไป

นิวเคลียสที่เปล่งแสงอัลฟาที่เบาที่สุดคือไอโซโทปที่มีมวลต่ำที่สุดของเทลลูเรียม ดังนั้นเทลลูเรียม 106 ( ¹⁰⁶ Te) จึงเป็นไอโซโทปที่เบาที่สุดซึ่งการสลายตัวของอัลฟาเกิดขึ้นในธรรมชาติ อย่างไรก็ตาม⁸ Be สามารถแยกย่อยออกเป็นอนุภาคแอลฟาสองตัวได้

เนื่องจากอนุภาคแอลฟามีประจุไฟฟ้าค่อนข้างหนักและมีประจุบวกทางเดินอิสระจึงสั้นมากดังนั้นจึงสูญเสียพลังงานจลน์อย่างรวดเร็วในระยะทางสั้น ๆ จากแหล่งกำเนิดแสง

อัลฟาสลายตัวจากนิวเคลียสของยูเรเนียม

กรณีการสลายตัวของอัลฟาที่พบบ่อยมากเกิดขึ้นในยูเรเนียม ยูเรเนียมเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่หนักที่สุดที่พบในธรรมชาติ

ในรูปแบบธรรมชาติยูเรเนียมเกิดขึ้นในสามไอโซโทปคือยูเรเนียม -234 (0.01%) ยูเรเนียม -235 (0.71%) และยูเรเนียม -238 (99.28%) กระบวนการสลายตัวของอัลฟาสำหรับไอโซโทปยูเรเนียมที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดมีดังนี้:

²³⁸ ₉₂ U → ²³⁴ ₉₀ Th + ⁴ ₂เขา

ฮีเลียม

ฮีเลียมทั้งหมดที่มีอยู่บนโลกในปัจจุบันมีต้นกำเนิดจากกระบวนการสลายตัวของอัลฟาของธาตุกัมมันตรังสีที่แตกต่างกัน

ด้วยเหตุนี้จึงมักพบในแหล่งแร่ที่อุดมไปด้วยยูเรเนียมหรือทอเรียม ในทำนองเดียวกันก็เกี่ยวข้องกับหลุมสกัดก๊าซธรรมชาติด้วย

ความเป็นพิษและอันตรายต่อสุขภาพของอนุภาคอัลฟ่า

โดยทั่วไปการแผ่รังสีอัลฟาภายนอกไม่ก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพเนื่องจากอนุภาคแอลฟาสามารถเดินทางได้ในระยะทางเพียงไม่กี่เซนติเมตร

ด้วยวิธีนี้อนุภาคอัลฟาจะถูกดูดซับโดยก๊าซที่มีอยู่ในอากาศเพียงไม่กี่เซนติเมตรหรือโดยชั้นนอกบาง ๆ ของผิวหนังที่ตายแล้วของคนจึงป้องกันไม่ให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพของมนุษย์

อย่างไรก็ตามอนุภาคแอลฟาเป็นอันตรายต่อสุขภาพมากหากรับประทานหรือสูดดมเข้าไป

เป็นเช่นนี้เพราะแม้ว่าพวกมันจะมีอำนาจทะลุทะลวงเพียงเล็กน้อย แต่ผลกระทบของมันก็มากเนื่องจากเป็นอนุภาคอะตอมที่หนักที่สุดที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกัมมันตภาพรังสี

การประยุกต์ใช้งาน

อนุภาคอัลฟ่ามีการใช้งานที่แตกต่างกัน สิ่งที่สำคัญที่สุดมีดังต่อไปนี้:

- การรักษามะเร็ง.

- กำจัดไฟฟ้าสถิตในงานอุตสาหกรรม

- ใช้ในเครื่องตรวจจับควัน

- แหล่งเชื้อเพลิงสำหรับดาวเทียมและยานอวกาศ

- แหล่งพลังงานสำหรับเครื่องกระตุ้นหัวใจ

- แหล่งพลังงานสำหรับสถานีเซ็นเซอร์ระยะไกล

- แหล่งพลังงานสำหรับอุปกรณ์แผ่นดินไหวและสมุทรศาสตร์

ดังจะเห็นได้ว่าการใช้อนุภาคแอลฟาเป็นแหล่งพลังงานสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน

นอกจากนี้หนึ่งในการใช้งานหลักของอนุภาคอัลฟาในปัจจุบันคือการใช้กระสุนปืนในการวิจัยนิวเคลียร์

ประการแรกอนุภาคแอลฟาเกิดจากการแตกตัวเป็นไอออน (นั่นคือการแยกอิเล็กตรอนออกจากอะตอมของฮีเลียม) ต่อมาอนุภาคแอลฟาเหล่านี้จะถูกเร่งให้มีพลังงานสูง

อ้างอิง

1. อนุภาคอัลฟ่า (nd) ในวิกิพีเดีย. สืบค้นเมื่อวันที่ 17 เมษายน 2018 จาก en.wikipedia.org.
2. การสลายตัวของอัลฟ่า (nd) ในวิกิพีเดีย. สืบค้นเมื่อวันที่ 17 เมษายน 2018 จาก en.wikipedia.org.
3. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994) ฟิสิกส์ควอนตัม: อะตอมโมเลกุลของแข็งนิวเคลียสและอนุภาค เม็กซิโก DF: Limusa
4. ทิปเลอร์พอล; Llewellyn, Ralph (2002). ฟิสิกส์สมัยใหม่ (ฉบับที่ 4) WH ฟรีแมน
5. Krane, Kenneth S. (1988). ฟิสิกส์นิวเคลียร์เบื้องต้น. John Wiley & Sons
6. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994) ฟิสิกส์ควอนตัม: อะตอมโมเลกุลของแข็งนิวเคลียสและอนุภาค เม็กซิโก DF: Limusa