Sävellys | Ydin on 4 Hän |
---|---|
Symboli | 4 Hän 2+ , α |
Antihiukkanen | Anti-a |
Massa | (6,644 657 230 ± (82)) × 10 −27 kg |
---|---|
Sähkövaraus | 2 ND |
Löytö | 1899 |
---|---|
Löytäjä | Ernest Rutherford |
Alfahiukkaset tai alfa-säteet ovat eräänlaista säteilyn epävakaa ytimet suuri atomimassa. Ne koostuvat kahdesta protonista ja kahdesta neutronista, jotka on yhdistetty partikkeliksi, joka on identtinen helium 4 -ydin ( helion ) kanssa; ne voidaan siis kirjoittaa 4 He 2+ . Massa alfa-hiukkasen 6,644 657 x 10 -27 kg , joka on sama kuin massan energia on 3,727 38 GeV .
Alfa-hiukkasia vapautuu radioaktiivisista ytimistä , kuten uraanista tai radiumista , alfa-hajoamisprosessin kautta . Tämä prosessi jättää joskus ytimen innoissaan; gammasäteen emissio antaa ytimen evakuoida tämän ylimääräisen energian ja palata perustilaan .
Toisin kuin beeta- hajoaminen, alfa-hajoamiseen kohdistuu voimakas ydinvoima ja se on ominaista raskaille ytimille ( atomimassa yli 200). Klassisessa mekaniikassa alfahiukkasilla ei ole tarpeeksi energiaa paeta ytimen vetovoimasta, mutta tunnelointi antaa heille mahdollisuuden tehdä niin. Kun alfa-partikkeli emittoituu, elementin atomimassa pienenee noin 4,001 atomimassayksiköllä neljän nukleonin häviämisen vuoksi . Menetettyään kaksi protonia , kyseisen atomin atomiluku pienenee kahdella muuttuen uudeksi elementiksi. Yksi esimerkki on radiumin muuttuminen radonkaasuksi alfa-hajoamisen avulla.
Alfa-hiukkaset tuotetaan suhteellisen harvinaisia ydinfission prosessi ternäärisen ydinfission . Tässä prosessissa tuotetaan kolme varattua hiukkasia kahden sijasta. Pienin näistä tuotetuista hiukkasista on useimmiten (noin 90% tapauksista) alfa-hiukkanen.
Heliumin ytimiä voidaan tuottaa syklotroneilla , synkrotoneilla ja muilla hiukkaskiihdyttimillä .
Heliumytimiä voivat osallistua ydinreaktiot vuonna tähteä . Näitä reaktioita on toisinaan ja historiallisesti kutsuttu alfa-reaktioiksi (katso esimerkiksi kolminkertainen alfa-reaktio ).
Alfa-hiukkaset ovat kosmisen säteilyn komponentteja . Siten noin 13% galaktisista kosmisista säteistä, joiden energia on suurempi kuin yksi gigaelektronivoltti , koostuu alfa-hiukkasista.
Alfa-hiukkasen energia on vaihteleva, suurempien ytimien säteilemällä korkeampia energiahiukkasia, mutta useimmilla alfa-hiukkasilla on energia välillä 3–7 MeV . Tämä on suhteellisen suuri määrä energiaa yhden hiukkasen, mutta niiden suuri massa merkitsee sitä, että alfa-hiukkasilla on pienempi nopeus (tyypillisesti kineettinen energia on 5 MeV antaa nopeus 15000 km / s hiukkasen) kuin muut yleisimpiä säteilyn (beetahiukkaset, gammasäteily, neutronit jne. ).
Alfa-hiukkaset imeytyvät aineensa suuren massan ja varauksen vuoksi helposti ja voivat liikkua vain muutaman senttimetrin ilmassa. Ne voidaan pysäyttää paperiarkilla tai ihon ulkopinnalla, eivätkä ne siten yleensä ole vaarallisia terveydelle, ellei lähdettä hengitetä tai niellä. Toisaalta, jos alfasäteilyn lähde pääsee ihmiskehoon, se on vaarallisin säteilymuoto, koska se on kaikkein ionisoivin ja riittävän voimakkaat annokset voivat aiheuttaa kaikki radioaktiivisen myrkytyksen oireet. Alfa-hiukkasten kromosomille aiheuttamien vahinkojen on arvioitu olevan noin sata kertaa suurempi kuin muiden saman määrän säteilyn aiheuttamien vahinkojen. Polonium 210, alfa-hiukkanen emitteri, epäillään rooli syöpien ja keuhkojen ja virtsarakon een liittyvän tupakkaa .
Suurin osa ammatillisissa ympäristöissä olevista savunilmaisimista on ioniteknologiaa ja sisältää pienen määrän americium 241: tä, alfa-hiukkaspäästöjä. Tämä isotooppi on erittäin vaarallinen hengitettynä tai nieltynä, mutta vaara on vähäinen, jos lähde pysyy suljettuna. Optisen tekniikan ( LED- pohjainen ) kehitys tekee niistä yleensä vanhentuneita. Heidän täydellinen vetäytyminen Ranskassa on suunniteltu viimeistään vuonna 2021.
Se, että alfahiukkaset esiintyvät luonnollisesti ja että niillä on riittävän suuri energia osallistua ydinreaktioon, on tutkimuksensa ansiosta mahdollistanut tietyn edistyksen ydinfysiikan alalla . Fyysikko Ernest Rutherford käytti alfa-hiukkasia todistaakseen, että “ luumupuuron ” atomimalli oli väärä (katso Rutherfordin kokeilu ).
In Computer Science , jotkut DRAM virheitä liittyivät päästöjen alfa hiukkasten Intelin 1978 DRAM. Tämä havainto johti tiukka radioaktiivisten elementtien esittää puolijohdemateriaalien ja ongelma pidettiin ratkaistu.