ZARAH ALFA: PENEMUAN, CIRI, APLIKASI - FIZIKAL - 2025

The zarah alfa (atau zarah α) adalah nukleus atom helium terion oleh itu telah kehilangan elektron. Nukleus helium terdiri daripada dua proton dan dua neutron. Jadi zarah-zarah ini mempunyai muatan elektrik positif yang nilainya adalah dua kali cas elektron, dan jisim atomnya adalah 4 unit jisim atom.

Zarah alfa dipancarkan secara spontan oleh bahan radioaktif tertentu. Bagi Bumi, sumber semula jadi pelepasan radiasi alfa yang diketahui adalah gas radon. Radon adalah gas radioaktif yang terdapat di tanah, air, udara, dan beberapa batu.

Penemuan

Sepanjang tahun 1899 dan 1900, ahli fizik Ernest Rutherford (yang bekerja di Universiti McGill di Montreal, Kanada) dan Paul Villard (yang bekerja di Paris) membezakan tiga jenis pemfailan, yang dinamakan oleh Rutherford sendiri sebagai: alpha, beta dan gamma.

Perbezaan itu dibuat berdasarkan kemampuan mereka menembusi objek dan pesongannya oleh pengaruh medan magnet. Berdasarkan sifat-sifat ini, Rutherford mendefinisikan sinar alfa sebagai keupayaan penembusan terendah pada objek biasa.

Oleh itu, karya Rutherford merangkumi pengukuran nisbah jisim zarah alfa berbanding dengan casnya. Pengukuran ini menyebabkan dia membuat hipotesis bahawa zarah alfa adalah ion helium bermuatan dua kali ganda.

Akhirnya, pada tahun 1907 Ernest Rutherford dan Thomas Royds berjaya menunjukkan bahawa hipotesis yang dibentuk oleh Rutherford adalah benar, sehingga menunjukkan bahawa zarah-zarah alfa adalah ion helium berganda.

ciri-ciri

Beberapa ciri utama zarah alfa adalah seperti berikut:

Jisim atom

4 unit jisim atom; iaitu, 6,68 ∙ 10 ^-27 kg.

Beban

Positif, dua kali cas elektron, atau yang sama: 3.2 ∙ 10 ^-19 C.

Kepantasan

Dari urutan antara 1.5 · 10 ⁷ m / s dan 3 · 10 ⁷ m / s.

Pengionan

Mereka mempunyai keupayaan tinggi untuk mengionkan gas, mengubahnya menjadi gas konduktif.

Tenaga kinetik

Tenaga kinetiknya sangat tinggi akibat jisim dan kelajuannya yang besar.

Keupayaan penembusan

Mereka mempunyai keupayaan penembusan yang rendah. Di atmosfera mereka kehilangan kelajuan dengan cepat ketika berinteraksi dengan molekul yang berbeza akibat jisim dan muatan elektrik yang besar.

Pereputan Alpha

Pereputan alfa atau pereputan alpha adalah sejenis peluruhan radioaktif yang terdiri daripada pelepasan zarah alfa.

Apabila ini berlaku, nukleus radioaktif melihat bilangan jisimnya dikurangkan empat unit dan nombor atomnya sebanyak dua unit.

Secara amnya, prosesnya adalah seperti berikut:

^A _Z X → ^A-4 _Z-2 Y + ⁴ ₂ Dia

Pereputan alpha biasanya berlaku pada nuklida yang lebih berat. Secara teorinya, ia hanya boleh berlaku dalam nukleus yang lebih berat daripada nikel, di mana tenaga pengikat keseluruhan setiap nukleon tidak lagi minimum.

Nukleus pemancar alfa yang paling ringan diketahui adalah isotop jisim terendah. Oleh itu, Tellurium 106 ( ¹⁰⁶ Te) adalah isotop paling ringan di mana kerosakan alfa berlaku di alam semula jadi. Walau bagaimanapun, ⁸ Be boleh dipecah menjadi dua zarah alfa.

Oleh kerana zarah alfa agak berat dan bermuatan positif, jalan bebas rata-rata mereka sangat pendek, jadi mereka cepat kehilangan tenaga kinetik mereka pada jarak dekat dari sumber pemancar.

Pereputan alfa dari inti uranium

Kes pelanggaran alpha yang sangat biasa berlaku dalam uranium. Uranium adalah unsur kimia terberat yang terdapat di alam semula jadi.

Dalam bentuk semula jadi, uranium terdapat dalam tiga isotop: uranium-234 (0,01%), uranium-235 (0,71%), dan uranium-238 (99,28%). Proses peluruhan alpha untuk isotop uranium yang paling banyak adalah seperti berikut:

²³⁸ ₉₂ U → ²³⁴ ₉₀ Th + ⁴ ₂ Dia

Helium

Semua helium yang ada di Bumi berasal dari proses peluruhan alpha unsur radioaktif yang berbeza.

Atas sebab ini, ia biasanya terdapat dalam simpanan mineral yang kaya dengan uranium atau torium. Begitu juga, ia dikaitkan dengan telaga pengekstrakan gas asli.

Ketoksikan dan Bahaya Kesihatan Zarah Alpha

Secara umum, sinaran alfa luaran tidak menimbulkan risiko kepada kesihatan, kerana zarah alfa hanya dapat menempuh jarak beberapa sentimeter.

Dengan cara ini, zarah alfa diserap oleh gas-gas yang terdapat hanya dalam beberapa sentimeter udara atau oleh lapisan luar kulit seseorang yang nipis, sehingga menghalangnya daripada menimbulkan risiko kepada kesihatan manusia.

Walau bagaimanapun, zarah alfa sangat berbahaya bagi kesihatan jika tertelan atau disedut.

Ini berlaku kerana, walaupun mereka mempunyai daya penembusan yang sedikit, impaknya sangat besar, kerana ia adalah zarah atom paling berat yang dipancarkan oleh sumber radioaktif.

Permohonan

Zarah alfa mempunyai aplikasi yang berbeza. Beberapa yang paling penting adalah yang berikut:

- Rawatan barah.

- Penghapusan elektrik statik dalam aplikasi industri.

- Gunakan dalam alat pengesan asap.

- Sumber bahan bakar untuk satelit dan kapal angkasa.

- Sumber kuasa untuk alat pacu jantung.

- Sumber kuasa untuk stesen sensor jarak jauh.

- Sumber kuasa untuk peranti seismik dan oseanografi.

Seperti yang dapat dilihat, penggunaan zarah alfa yang sangat biasa adalah sebagai sumber tenaga untuk aplikasi yang berbeza.

Tambahan pula, salah satu aplikasi utama zarah alfa hari ini adalah sebagai projektil dalam penyelidikan nuklear.

Pertama, zarah alfa dihasilkan dengan pengionan (iaitu, memisahkan elektron dari atom helium). Kemudian zarah-zarah alfa ini dipercepat menjadi tenaga tinggi.

Rujukan

1. Zarah alfa (nd). Di Wikipedia. Diakses pada 17 April 2018, dari en.wikipedia.org.
2. Pereputan alpha (nd). Di Wikipedia. Diakses pada 17 April 2018, dari en.wikipedia.org.
3. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Fizik Kuantum: Atom, Molekul, Pepejal, Nukleus, dan Zarah. Mexico DF: Limusa.
4. Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph (2002). Fizik Moden (edisi ke-4). WH Freeman.
5. Krane, Kenneth S. (1988). Fizik Nuklear Pengenalan. John Wiley & Anak.
6. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Fizik Kuantum: Atom, Molekul, Pepejal, Nukleus, dan Zarah. Mexico DF: Limusa.