- descobriment
- Característiques
- massa atòmica
- càrrega
- velocitat
- ionització
- energia cinètica
- Capacitat de penetració
- desintegració alfa
- Desintegració alfa a partir de nuclis d'urani
- heli
- Toxicitat i riscos per a la salut de les partícules alfa
- aplicacions
- referències
Les partícules alfa (o partícules α) són nuclis d'àtoms d'heli ionitzats que, per tant, han perdut els seus electrons. Els nuclis d'heli estan compostos per dos protons i dos neutrons. Llavors, aquestes partícules tenen una càrrega elèctrica positiva el valor és dues vegades la càrrega de l'electró, i la seva massa atòmica és de 4 unitats de massa atòmica.
Les partícules alfa són emeses de forma espontània per certes substàncies radioactives. En el cas de la Terra, la principal font natural coneguda d'emissió de radiació alfa és el gas radó. El radó és un gas radioactiu que està present en el sòl, l'aigua, l'aire i en algunes roques.
descobriment
Va ser al llarg dels anys 1899 i 1900 quan els físics Ernest Rutherford (qui treballava a la Universitat de McGill a Mont-real, Canadà) i Paul Villard (qui treballava a París) van diferenciar tres tipus de radiacions, denominades pel propi Rutherford com: alfa, beta i gamma.
La distinció es va dur a terme en funció de la seva capacitat de penetració en els objectes i de la seva desviació per efecte d'un camp magnètic. En virtut d'aquestes propietats, Rutherford va definir els raigs alfa com els que tenien una menor capacitat de penetració en els objectes ordinaris.
Així, el treball de Rutherford incloïa mesuraments de la relació de la massa d'una partícula alfa amb relació a la seva càrrega. Aquests mesuraments van portar a establir la hipòtesi que les partícules alfa eren ions d'heli doblement carregats.
Finalment, el 1907 Ernest Rutherford i Thomas Royds van aconseguir demostrar que la hipòtesi establerta per Rutherford era certa, demostrant així que les partícules alfa eren ions d'heli doblement ionitzats.
Característiques
Algunes de les principals característiques de les partícules alfa són les següents:
massa atòmica
4 unitats de massa atòmica; és a dir, 6,68 ∙ 10 -27 kg.
càrrega
Positiva, dues vegades la càrrega de l'electró, o el que és el mateix: 3,2 ∙ 10 -19 C.
velocitat
De l'ordre d'entre 1,5 · 10 7 m / si 3 · 10 7 m / s.
ionització
Tenen una alta capacitat per ionitzar gasos, transformant-los en gasos conductors.
energia cinètica
La seva energia cinètica és molt alta com a conseqüència de la seva gran massa i velocitat.
Capacitat de penetració
Posseeixen una baixa capacitat de penetració. En l'atmosfera perden velocitat ràpidament a l'interactuar amb diferents molècules com a conseqüència de la seva gran massa i càrrega elèctrica.
desintegració alfa
La desintegració alfa o decaïment alfa és un tipus de desintegració radioactiva que consisteix en l'emissió d'una partícula alfa.
Quan això passa, el nucli radioactiu veu reduït el seu nombre màssic en quatre unitats i el seu nombre atòmic en dues unitats.
En general, el procés és el següent:
A Z X → A-4 Z-2 I + 4 2 He
La desintegració alfa normalment succeeix en els nucleics més pesats. Teòricament, només pot ocórrer en nuclis una mica més pesats que el níquel, en els quals l'energia d'unió general per nucleó ja no és mínima.
Els nuclis més lleugers emissors de partícules alfa coneguts són els isòtops de menor massa de l'tel·luri. Així, el tel·luri 106 (106 Et) és l'isòtop més lleuger en el qual es produeix desintegració alfa en la natura. No obstant això, excepcionalment el 8 Be es pot descompondre en dues partícules alfa.
Atès que les partícules alfa són relativament pesades i estan carregades positivament, el seu recorregut lliure mitjà és molt curt, de manera que perden ràpidament la seva energia cinètica a escassa distància de la font emissora.
Desintegració alfa a partir de nuclis d'urani
Un cas molt habitual de desintegració alfa té lloc en l'urani. L'urani és l'element químic més pesat que es troba present en la naturalesa.
En la seva forma natural l'urani es presenta en tres isòtops: l'urani-234 (0,01%), l'urani-235 (0,71%), i l'urani-238 (99,28%). El procés de desintegració alfa per al isotopo d'urani més abundant és el següent:
238 92 U → 234 90 Th + 4 2 He
heli
Tot el heli que hi ha en l'actualitat a la Terra té el seu origen en els processos de desintegració alfa de diferents elements radioactius.
Per aquesta raó, habitualment es troba en dipòsits minerals rics en urani o en tori. De la mateixa manera, també apareix associat als pous d'extracció de gas natural.
Toxicitat i riscos per a la salut de les partícules alfa
En general la radiació alfa externa no suposa risc per a la salut, ja que les partícules alfa només poden recórrer distàncies d'alguns centímetres.
D'aquesta manera, les partícules alfa són absorbides pels gasos presents en tot just uns centímetres d'aire o per la fina capa externa de pell morta d'una persona, evitant d'aquesta manera que suposin cap risc per a la salut de les persones.
No obstant això, les partícules alfa sí que són molt perilloses per a la salut en cas que es produeixi la seva ingestió o inhalació.
Això és així perquè, tot i que tenen poc poder de penetració, el seu impacte és molt gran, ja que són les partícules atòmiques més pesades emeses per una font radioactiva.
aplicacions
Les partícules alfa compten amb diferents aplicacions. Algunes de les més importants són les següents:
- Tractament contra el càncer.
- Eliminació de l'electricitat estàtica en aplicacions industrials.
- Utilització en detectors de fum.
- Font de combustible per a satèl·lits i naus espacials.
- Font d'energia per marcapassos.
- Font d'energia per a estacions de sensors remots.
- Font d'energia per a dispositius sísmics i oceanogràfics.
Com s'aprecia, un ús molt habitual de les partícules alfa és com a font d'energia per a diferents aplicacions.
A més, actualment una de les principals aplicacions de les partícules alfa és com projectils en la investigació nuclear.
En primer lloc, es produeixen les partícules alfa mitjançant ionització (és a dir, separant els electrons dels àtoms d'heli). Posteriorment aquestes partícules alfa són accelerades a altes energies.
referències
- Alpha particle (nd). In Wikipedia. Recuperat el 17 d'abril, 2018, des en.wikipedia.org.
- Alpha decay (nd). In Wikipedia. Recuperat el 17 d'abril, 2018, des en.wikipedia.org.
- Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Física quàntica: Àtoms, molècules, sòlids, nuclis i partícules. Mèxic DF: Limusa.
- Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph (2002). Modern Physics (4th ed.). WH Freeman.
- Krane, Kenneth S. (1988). Introductory Nuclear Physics. John Wiley & Sons.
- Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Física quàntica: Àtoms, molècules, sòlids, nuclis i partícules. Mèxic DF: Limusa.