Partícula alfa
Les partícules alfa (α) són núcleus completament ionissats, és dir, sense la seua envoltura d'electrons corresponent, d'heli-4 (4He). Estos núcleus estan formats per dos protones i dos neutrons. En carir d'electrons, el seu càrrega elèctrica és positiva (+2qi), mentres que la seua massa és de 4 uma.
Es generen habitualment en reaccions nuclears o desintegració radiactiva d'uns atres nucleidos que es transmutan en elements més llaugers per mig de l'emissió de dites partícules. La seua capacitat de penetració és menuda; en l'atmòsfera perden ràpidament la seua energia cinètica, perque interaccionen fortament en atres molèculas per la seua gran massa i càrrega elèctrica, generant una cantitat considerable de ions per centímetro de llongitut recorreguda. En general, no poden travessar gruixa de varis fulls de paper.
Té una càrrega de coulombs i una massa de kg.
L'estudi teòric de la desintegració alfa va dur al desenroll d'un model quàntic, denominat model de Gamow. Este model es basa en un efecte merament quàntic conegut com a efecte túnel. Més alvance, es va vore que podia predir els periodos de semidesintegración dels núcleus que sofrien desintegracions alfa, per lo que va anar la primera confirmació de l'efecte túnel predit per la mecànica quàntica.
Ademés, l'estudi de la radiació alfa és interessant per les diverses aplicacions que presenta esta radiació. Entre elles estan els detectors de fum, els dispositius antiestàtics o els generadors termoelèctrics, a on la desintegració alfa pot usar-se com a font d'energia. Una atra aplicació important és l'us de radionúclits emissors de partícules α per a bombardejar tumors. Com tenen un alcanç molt menut, si es llancen contra la zona adequada poden detindre el seu creiximent, afectant mínimament a les zones circumdants.
Les partícules alfa tenen un Espin net de zero. Pel mecanisme de la seua producció en la desintegració radiactiva alfa estàndar , les partícules alfa generalment tenen una energia cinètica d'aproximadament 5 MeV i una velocitat propenca al 4% de la velocitat de la llum. Són una forma altament ionizante de radiació de partícules i, quan són resultat de la desintegració alfa radiactiva, generalment tenen una profunditat de penetració baixa (detinguda per uns pocs centímetros d'aire o per la pell ).
No obstant, les anomenades partícules alfa de llarc alcanç de la fissió ternaria són tres voltes més energètiques i penetren tres voltes més. Els núcleus d'heli que formen el 10-12% dels rajos còsmics també solen tindre una energia molt més alta que els produïts pels processos de desintegració nuclear i, per lo tant, poden ser altament penetrants i capaces de travessar el cos humà i també molts metros de blindage sòlit dens, depenent en la seua energia. En menor mida, açò també és cert per als núcleus d'heli de molt alta energia produïts per acceleradors de partícules.
Nom
[editar | editar còdic]Alguns autors científics utilisen "núcleus d'heli doblement ionizados" (Plantilla:Chem) i "partícules alfa" com a térmens intercanviables. La nomenclatura no està ben definida, per lo que no tots els núcleus d'heli d'alta velocitat són considerats per tots els autors com a partícules alfa. De la mateixa manera que ocorre en les beta i els gamma, el nom utilisat per a la partícula comporta algunes connotacions lleus sobre el seu procés de producció i la seua energia, pero no s'apliquen de forma rigorosa.
Aixina, les partícules alfa poden usar-se vagament com a terme en referir-se a les reaccions dels núcleus d'heli estelars (per eixemple el processos alfa), i inclús quan es produïxen com a components dels rajos còsmics. Una versió de major energia dels alfes que es produïx en la desintegració alfa és un producte comú d'un resultat poc comú de fissió nuclear cridat fissió ternaria. No obstant, els núcleus d'heli produïts per acceleradors de partícules com ciclotrones, sincrotrones i similars, són menys propensos a ser denominats "partícules alfa".
Història del descobriment i us
[editar | editar còdic]
En els anys 1899 i 1900, els físics Ernest Rutherford (treballant en l'Universitat McGill en Montreal, Canadà) i Paul Villard (treballant en París) varen separar la radiació ionizante d'orige nuclear en tres tipos, basant-se en la penetració d'objectes i en la deflexión per un camp magnètic. Estes varen ser nomenades per Rutherford com: radiació alfa, beta i gamma.[1] Els rajos alfa, formats per partícules alfa, varen ser definits per Rutherford com els que tenen la menor penetració d'objectes ordinaris; mentres que els rajos gamma, de la mateixa naturalea que els rajos X, com els de major penetració.
El treball de Rutherford també incloïa medicions de la relació entre la massa d'una partícula alfa i la seua càrrega, lo que li va dur a l'hipòtesis de que les partícules alfa eren ions d'heli doblement carregats (que més vesprada es va demostrar que eren núcleus d'heli nuets).[2] En 1907, Ernest Rutherford i Thomas Royds varen demostrar finalment que les partícules alfa eren efectivament ions d'heli.[3] Per a això varen deixar que les partícules alfa penetraren en una paret de cristal molt fina d'un tubo evacuat, capturant aixina un gran número dels hipotètics ions d'heli dins del tubo. A continuació, varen provocar una purna elèctrica dins del tubo. L'estudi posterior dels espectres del gas resultant va demostrar que es tractava d'heli i que les partícules alfa eren efectivament els hipotètics ions d'heli.
Ya que les partícules alfa es produïxen de forma natural, pero poden tindre una energia lo suficientment alta com per a participar en una reacció nuclear, el seu estudi va conduir a molts dels primers coneiximents de la física nuclear. Rutherford va utilisar les partícules alfa emeses pel bromur de radi para inferir que el model del pudín de pruna de J. J. Thomson de l'àtom era fonamentalment erròneu. En l'experiment de la làmina d'or de Rutherford realisat pels seus alumnes Hans Geiger i Ernest Marsden, es va establir un estret fes de partícules alfa que travessava una làmina d'or molt fina (d'uns centenars d'àtoms de gruixa). Les partícules alfa varen ser detectades per una pantalla de sulfur de zinc, que emet un centelleig de llum en colisionar les partícules alfa. Rutherford va plantejar l'hipòtesis de que, suponent que el model de l'àtom "Plum pudding model|plum pudding]]" fòra correcte, les partícules alfa en càrrega positiva solament es desviarien llaugerament, si és que ho feyen, per la càrrega positiva dispersa prevista.
Es va descobrir que algunes de les partícules alfa es desviaven en ànguls molt majors de lo esperat (a sugerència de Rutherford per a comprovar-ho) i algunes inclús rebotaven casi directament. Encara que la majoria de les partícules alfa varen passar directament, com s'esperava, Rutherford va comentar que les poques partícules que es varen desviar eren similars a disparar un proyectil de 15 polzades a un paper de seda per a que rebotara, suponent de nou que la teoria de el "pudín de pruna" fòra correcta. Es va determinar que la càrrega positiva de l'àtom es concentrava en una menuda zona del seu centre, lo que feya que la càrrega positiva fora lo suficientment densa com per a desviar qualsevol partícula alfa en càrrega positiva que s'acostara a lo que posteriorment es va denominar el núcleu.
Abans d'este descobriment, no se sabia que les partícules alfa eren en sí mateixes núcleus atòmics, ni es coneixia l'existència de protones o neutrons. Despuix d'este descobriment, es va abandonar el model de el "pudín de pruna" de J.J. Thomson, i l'experiment de Rutherford va conduir al model de Bohr i més vesprada al modern model ondulatorio de l'àtom.
.
.
En 1917, Rutherford va passar a utilisar les partícules alfa per a produir accidentalment lo que més vesprada va entendre com una transmutació nuclear dirigida d'un element a un atre. La transmutació d'elements d'un a un atre s'havia entés des de 1901 com a resultat de la desintegració radiactiva natural, pero quan Rutherford va proyectar partícules alfa de la desintegració alfa en l'aire, va descobrir que açò produïa un nou tipo de radiació que va resultar ser núcleus d'hidrogen (Rutherford els va cridar protones). Atres experiments varen mostrar que els protones procedien del component de nitrogen de l'aire, i es va deduir que la reacció era una transmutació de nitrogen en oxigen en la reacció
- 14N + α → 17O + p
A les imàgens adjacents: Segons la curva de pèrdua d'energia de Bragg, és reconeixible que la partícula alfa efectivament pert més energia al final de la traça.[4]
Vore també
[editar | editar còdic]- [[Archiu:{{#switch:Física|20px|Vore el portal sobre Física]] Portal:Física. Contingut relacionat en Física.
Notes
[editar | editar còdic]- ↑ Rutherford distinguished and named α and β rays on page 116 of: E. Rutherford (1899) "Uranium radiation and the electrical conduction produced by it," Philosophical Magazine, Séries 5, vol. 47, no. 284, pages 109-163. Rutherford named γ rays on page 177 of: E. Rutherford (1903) "The magnetic and electric deviation of the easily absorbiu rays from radium," Philosophical Magazine, Séries 6, vol. 5, no. 26, pages 177-187.
- ↑ Els cronogramas de la ciència, pàgina 411
- ↑ E. Rutherford i T. Royds (1908) "Spectrum of the radium emanation", Philosophical Magazine, Série 6, vol. 16, pàgines 313-317.
- ↑ Revista "energia nuclear" (III/18 (203) edició especial, Volum 10, número 2 /1967.
Referències
[editar | editar còdic]
- Este artícul conté una traducció derivada de «Partícula alfa» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.