Альфа-частица представляет собой ядро гелия. Если у атома гелия убрать электронную оболочку, то останется эта частица. Она состоит из двух протонов и двух нейтронов, имеет сферическую форму с радиусом 10 -5 метра. Масса альфа-частицы составляет 6,68 * 10 -27 килограмм.
История открытия
На рубеже XIX-XX веков два физика с мировым именем открыли существование альфа-частиц. Это были новозеландский физик который работал в Канаде в городе Монреале, и французский химик и физик Поль Вийяр, который ставил свои эксперименты в Париже. Эти два ученых изучали различные виды радиации по их свойствам проникать через различные среды, а также по их взаимодействию с искусственным магнитным полем.
В результате этих экспериментов Резерфорд выделил три типа радиоактивного излучения: альфа, бета и гамма. Альфа-лучи были определены как лучи, имеющие наименьшую проникающую способность через различные предметы среди изучаемых видов радиации.
Элементарные частицы: протоны и нейтроны
В физике любой частице принято приписывать две основные характеристики - электрический заряд и массу, так как эти критерии определяют во многом ее свойства и поведение в конкретных физических условиях.
Как было сказано выше, альфа-частица состоит из двух протонов и двух нейтронов. Протон представляет собой элементарную частицу, имеющую массу 1,6726 * 10 -27 кг и заряд +1,602 * 10 -19 Кл. Что касается нейтрона, то его масса в 1,00137 раз больше, чем у протона, то есть составляет 1,67489*10 -27 кг. Заряд нейтрона равен нулю, то есть эта частица является электрически нейтральной (отсюда и название - "нейтрон").
Альфа-частицы и их заряд
Заряд и массу альфа-частицы можно определить, если принимать во внимание названные выше цифры, а также учитывать, что сама частица состоит из двух протонов и двух нейтронов. Заряд альфа-частицы является положительным и равен +3,204 * 10 -19 Кл. Отметим, что значение +1,602 * 10 -19 Кл принято в физике называть элементарным зарядом, поскольку он равен по модулю этим же величинам у протона и электрона. Таким образом, заряд альфа-частицы равен +2 элементарных заряда.
Масса альфа-частицы
Если учитывать аддитивное свойство физической величины "масса", то можно рассчитать самостоятельно, сколько весит альфа-частица. Приведенные выше цифры для протонов и нейтронов говорят, что масса альфа-частицы равна 6,69498 * 10 -27 кг. Получается эта цифра, если сложить массы в покое двух протонов и двух нейтронов. В итоге отношение масс протона и альфа-частицы приблизительно составляет 1/4. То есть альфа-частица в четыре раза тяжелее протона.
Однако множество проведенных экспериментов по установлению точной массы этой частицы говорят, что масса покоя альфа-частицы составляет 6,68 * 10 * 10 -27 кг, то есть она меньше на 0,015 * 10 -27 кг полученного выше значения. Куда же девается разница? Ответ на этот вопрос достаточно прост - она переходит в энергию. Дело в том, что при образовании альфа-частицы из протонов и нейтронов в результате ядерных взаимодействия между ними выделяется энергия в виде электромагнитного излучения, два протона и два нейтрона переходят в более выгодное энергетическое состояние - нашу альфа-частицу.
Энергия образования
Чтобы рассчитать энергию образования альфа-частицы, следует воспользоваться знаменитым уравнением Эйнштейна, которое связывает массу и энергию через одну из фундаментальных постоянных нашей Вселенной - скорость света. Это уравнение имеет вид: E = mc 2 , где E - энергия, m - масса, c - скорость света в вакууме.
Зная, что при образовании альфа-частицы масса ее компонентов уменьшается на 0,015 * 10 -27 кг, а также зная, что скорость света составляет 3 * 10 8 м/с, получаем энергию, которая выделяется во время этого процесса. Она равна E = 0,015 * 10 -27 * 9 * 10 16 = 1,35 * 10 -12 Дж. В физике элементарных частиц принято энергии записывать в электрон-вольтах (эВ). Один электрон-вольт равен 1,602177 * 10 −19 Дж. Тогда энергия образования альфа-частицы равна 8,426 * 10 6 эВ, или 8,426 МэВ (мегаэлектрон-вольт).
Чтобы понять, насколько велика эта энергия, можно провести простой расчет. Представим, что вся энергия образования альфа-частицы переводится на ее ускорение. Пользуясь уравнением Лоренца для нерелятивистских скоростей, то есть полагая, что кинетическая энергия-альфа частицы равна mv 2 /2, где v - скорость ее движения, получаем, что этой энергии образования будет достаточно, чтобы разогнать альфа-частицу до скорости 2 * 10 7 м/c, что составляет 6,7 % от скорости света в вакууме. Отметим, что задавать вопрос о том, на сколько увеличится масса альфа-частицы при таких скоростях, не имеет смысла, поскольку увеличением ее массы можно пренебречь, так как она составит всего 0,015/6,68 * 100 = 0,2 %.
Основные физические свойства
Альфа-частица тяжелее в 4 раза протона и в 8000 раз - электрона, то есть для мира элементарных частиц она обладает большой массой. Напомним, что масса одного протона или одного нейтрона в атомных единицах (а.е.м.) равна 1, а заряд протона равен +1 в единицах элементарного заряда, то есть альфа-частица имеет заряд +2, а массу - 4. Тогда отношение заряда к массе альфа-частицы равно +1/2 = +0,5.
Поскольку она обладает электрическим зарядом, пролетая через электрическое или магнитное поле, она взаимодействует с ним. Чтобы определить направление силы, которая действует на альфа-частицу в магнитном поле, необходимо воспользоваться так называемым правилом левой руки: четыре пальца следует расположить вдоль вектора движения альфа частицы, а ладонь повернуть таким образом, чтобы линии магнитной индукции входили в нее. Тогда оттопыренный под прямым углом большой палец укажет направление действующей силы на движущуюся заряженную частицу.
Альфа-частицы могут разгоняться до больших скоростей, достигающих величин 15 млн км/с, то есть 5 % от скорости света. Ввиду большой массы и огромных скоростей они приобретают значительную кинетическую энергию, которая может составлять до 10 МэВ.
Проникающая способность
Поскольку альфа-частица обладает значительной массой (по сравнению с массой электрона), а также электрическим зарядом, который по модулю превышает заряд электрона в 2 раза, то ее проникающая способность, то есть способность проходить через слой вещества, является незначительной.
Во время своего движения альфа-частица испытывает столкновения с атомами, передавая им значительное количество энергии, которая приводит к ионизации атомов, то есть к отрыву электронов от них. Например, проходя всего 5 см в воздухе, альфа-частица испытывает огромное число столкновений и практически полностью теряет свою кинетическую энергию.
Любое твердое вещество легко задерживает альфа-частицу. Так, она не может пройти через слой из нескольких листов бумаги, а алюминиевая пластина толщиной всего 0,1 мм задерживает поток любой интенсивности из альфа-частиц. Еще раз отметим, хотя проникающая способность этой частицы мала, она очень сильно ионизирует всякое вещество, через которое движется.
Альфа-частица - продукт радиоактивного распада
Несмотря на то что альфа-частица состоит из протонов и нейтронов, из этих элементарных частиц она в природе не образуется, а получается в результате радиоактивного альфа-распада некоторых химических элементов.
Альфа-распад является одним из видов радиоактивного распада, в результате которого атомное ядро некоторого химического элемента, испуская альфа-частицу, превращается в ядро другого элемента, масса которого на 4 а.е.м. меньше, чем эта величина у родительского ядра, а порядковый номер в таблице Менделеева на 2 единицы меньше, чем у исходного элемента.
Альфа-распад бывает спонтанным (происходит произвольным образом в природе) и вынужденным (вызван в результате какого-либо специального воздействия на атомное ядро). Спонтанный распад характерен только для очень тяжелых атомных ядер. Так, самым легким элементом, который испытывает спонтанный альфа-распад, является теллурий 106. Уран 238 также претерпевает альфа-распад с образованием технеция 234.
Поскольку альфа-частица обладает двойным положительным элементарным зарядом, она при распаде радиоактивного ядра быстро захватывает электроны, образуя при этом атом гелия. Именно по этой причине во многих породах с большим содержанием альфа-радиоактивных элементов имеются полости, заполненные газом гелием, например в минералах, богатых ураном или торием. Основным источником альфа-частиц на Земле является благородный газ радон, который находится в почве, воде, воздухе и различных типах горных пород.
Альфа-частицы
α-частицы, ядра атомов гелия, испускаемые некоторыми радиоактивными элементами (см. Альфа-распад). А.-ч. являются также продуктами некоторых ядерных реакций, протекающих под действием нейтронов или заряженных частиц, например при бомбардировке азота (14 N) протонами (р) (14 N+p→ 11 C+α). А.-ч. состоит из двух протонов и двух нейтронов, прочно связанных между собой. Масса А.-ч. Равна 4,00273 атомных единиц массы или 6,644 10 -24 г,
а её заряд равен 2 положительным элементарным единицам; Спин и Магнитный момент равны нулю. Энергия связи А.-ч. 28,11 Мэв
(7,03 Мэв
на нуклон). Энергия А.-ч., испускаемых естественными радиоактивными элементами, лежит в пределах от 2 до 9 Мэв;
такого же порядка энергия А.-ч., испускаемых в ядерных реакциях (См. Ядерные реакции). С помощью ускорителей заряженных частиц (См. Ускорители заряженных частиц) можно получить А.-ч. с энергией порядка сотен Мэв.
При прохождении через вещество А.-ч. вызывают сильную ионизацию (см. Ионизирующие излучения). Между длиной пробега А.-ч. в воздухе и их начальной скоростью v
существует приближённое соотношение R=av 3
; если R
выражается в см,
а v
в см/сек,
то (для пробегов 3-7 см
) а
= 9,7 10 -28 . Длину пробега А.-ч. в других веществах легко вычислить, исходя из того, что тормозная способность вещества, отнесённая к одному атому, пропорциональна квадратному корню из атомной массы.
Для плотных веществ длина пробега А.-ч. порядка сотых долей мм
(например, в стекле R
= 0,04 мм
).
А.-ч. пользуются для осуществления различных ядерных реакций, в частности для получения нейтронов (9 B+α→
12 C+α) и некоторых радиоактивных изотопов. Д. И. Воскобойник.
Действие на организм потока А.-ч. приводит к развитию всех признаков лучевого поражения (См. Лучевое поражение),
вплоть до гибели организма. Влияние А.-ч. сходно с биологическим действием ионизирующих излучений (См. Биологическое действие ионизирующих излучений) др. видов. Особенность действия А.-ч. - поражение тканей только в непосредственной близости от излучателя и высокая Относительная биологическая эффективность (ОБЭ) - определяются малым размером пробега α-частиц в тканях (сотые доли мм
) и большой плотностью, вызываемой ими ионизации. При внешнем облучении поражаются только открытые участки кожи и роговица; но большие дозы А.-ч. могут вызвать появление долго не заживающих язв. Гораздо опаснее внутреннее облучение в результате попадания α-излучателей в организм с воздухом или пищей. В этих случаях α-излучатели (среди них особенно опасен плутоний-239) накапливаются в лёгких, печени, почках, селезёнке и, обладая большим периодом полураспада и высокой канцерогенной активностью, обусловливают длительное облучение организма, приводящее к хронической лучевой болезни (См. Лучевая болезнь) и возникновению злокачественных опухолей. Лит.:
Международная комиссия по защите от излучений. Рекомендации... [Сб. докладов], пер. с англ., М., 1958; Плутоний 239. [Сб. ст.], М., 1962; Бак 3., Александер П., Основы радиобиологии, пер. с англ., М., 1963. А. А. Вайнсон.
Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .
Смотреть что такое "Альфа-частицы" в других словарях:
- (альфа лучи), устойчивая, положительно заряженная частица, которая спонтанно испускается ядрами некоторых радиоактивных изотопов при РАДИОАКТИВНОМ РАСПАДЕ, именуемом альфа распадом. Частицы были открыты и исследованы Эрнстом Резерфордом, а… … Научно-технический энциклопедический словарь
Ядра атомов гелия Большой словарь иностранных слов. Издательство «ИДДК», 2007 … Словарь иностранных слов русского языка
Ядра атомов гелия, испускаемые некоторыми радиоактивными элементами; продукт некоторых ядерных реакций. Будучи поглощенными живыми организмами, могут вызвать отрицательный (летальный, мутагенный, канцерогенный и др.) эффект. Экологический… … Экологический словарь
АЛЬФА-ЧАСТИЦЫ ( - АЛЬФА ЧАСТИЦЫ (а лучи) ядpa (см.) гелия, потерявшие два (см.) при самопроизвольном радиоактивном распаде атомных ядер. Состоят из двух (см.) и двух (см.), прочно связанных между собой ядерными силами … Большая политехническая энциклопедия
Тиц; мн. (ед. альфа частица, ы; ж.). Ядра атомов гелия, состоящие из двух протонов и двух нейтронов и имеющие положительный заряд … Энциклопедический словарь
альфа-частицы - альфа част ицы, иц, ед. ч. ица, ы, твор. п. ей … Русский орфографический словарь
А частицы, ядра атомов гелия (42Не), испускаемые нек рыми радиоактивными ядрами (нуклидами). Состоят из двух протонов и двух нейтронов, прочно связанных между собой ядерными силами … Большой энциклопедический политехнический словарь
альфа-частицы - ти/ц; мн. (ед. альфа части/ца, ы; ж.) Ядра атомов гелия, состоящие из двух протонов и двух нейтронов и имеющие положительный заряд … Словарь многих выражений
Мн. Ядра атомов гелия, состоящие из двух протонов и двух нейтронов, испускаемые атомными ядрами некоторых радиоактивных элементов или являющиеся продуктами ядерных реакций. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой
- … Википедия
Книги
- Субчастицы. Частицы. Ядра , Г. К. Гребенщиков. Универсальная субчастица, на основе которой построены модели всех фундаментальных взаимодействий, есть одновременно квант электрического поля, квант массы и гравитационный заряд. Модель…
Достаточно большой перечень вопросов породило необычайное открытие радиоактивности. Величайший прорыв в данной сфере сделал ученый Э. Резерфорд, который поместил в магнитное поле особый излучатель, а именно — радиоактивный. В итоге пучок распался на три составляющие.
Особенности излучения
На основе серии опытов, стало известно, что альфа-излучение – это поток положительных частиц, а их параметры абсолютно идентичны тем, которые имеются у ядер гелия. Что касается атома гелия, то у него только 2 электрона.
Помимо альфа-лучей, обнаружены гамма и бета, каждый из них обладает особой силой, имеет радиоактивность. Таким образом, можно смело утверждать, что излучение альфа – это дважды ионизированный атом гелия. Альфа является положительно заряженным, гамма – нейтральным, а что касается бета, то он является отрицательным лучом. Альфа, гамма, а также бета имеют сильные отличия, касающиеся способности проникающей. Простыми словами, гамма, альфа, бета отличны тем, что они поглощаются разными компонентами с различной интенсивностью.
Гамма – это лучи, напоминающие излучение рентгена, но их проникающая способность гораздо выше. Это приводило к мысли, что гамма лучи являются электромагнитными волнами. Однако сомнения отошли в сторону, когда обнаружили дифракцию гамма лучей на особых кристаллах также была определена их длина. Как ни странно, длина вол гамма лучей очень маленькая, а именно – до 10-11 сантиметров.
Что касается бета-лучей, то их рассматривали в качестве заряженной частицы. С бета было намного легче проводить эксперименты. Цель проведенных исследований – определит массу, заряд бета-лучей. Было установлено, что бета-частицы являются электронами, скорость движения которых приближена к скорости света.
Альфа-излучения имеют источники:
- реакторы;
- объекты промышленности урановой;
- распад весьма тяжелых химических элементов, в результате чего наблюдается проявление ядер гелия;
- эксперименты, которые осуществляются на ускорителях частиц, лабораториях радиоизотопных;
- ускорение гелия.
Каждый из указанных лучей имеет собственный спектр излучения. Простыми словами, спектр – это распределение частиц согласно величинам измеряемым, которое приведено к определенным условиям. Спектр различают по виду частиц. Что касается альфа-спектра, то его принято считать дискретным.
Методы защиты
Альфа-излучения имеют свой спектр, а также определенную радиоактивность, которые способны оказывать пагубное воздействие на человека. Поражающая радиоактивность потока альфа-частиц не слишком велика.
Принято считать, что спектр подобного излучения неопасен, но не стоит забывать про радиоактивность. Проникновение массивных частиц в организм человека вместе с водой, едой или же сквозь кожный покров, имеется риск серьезного отравления. Осложнение возникает по причине мощного ионизирующего воздействия, формирования кислорода, окислителя, водорода свободного. За счет того, радиоактивность оказывает воздействие на мозг, скапливаясь в нем, наблюдается появления множества патологий, которые активно снижают адаптационные, защитные функции организма.
Не смотря не радиоактивность, альфа-частицы признаны наиболее безопасными, так как после внешнего облучения не требуются защитные средства. Опасность поджидает от внутреннего облучения, когда радиоактивность частиц действует более хитро. Для предотвращения неприятностей, достаточно не допустить попадание в организм радионуклидов, используя индивидуальную защиту:
- одежда, сделанная из специального материала;
- если кожа чувствительная, можно пользоваться кремом, дерматологической пастой;
- для глаз подойдут щитки из специального оргстекла.
В перечень рекомендаций входит информация о воздействии пищевых продуктов на выведение, нейтрализацию радионуклидов в организме. Такая способность имеется у продуктов, которые богаты витамином С, В. Отлично помогают перепелиные яйца, но если доза облучения не слишком большая. Они считаются богатым источником аминокислот, витаминов и микроэлементов. Из растений, которые способны помочь, можно выделить топинамбур.
Сфера применения излучения
Кроме защиты от альфа-частиц, была разработана особая терапия с их использованием. Лечебный сеанс позволяет пользоваться изотопами, которые были получены при излучении, а именно – торон, радон, которые обладают небольшими сроками жизни, быстро ликвидируются из организма.
Примеры применения альфа-излучения в медицине:
- пероральное применение воды радоновой;
- прием ванны радоновой;
- дыхательная процедура воздухом с радонами.
Доктора абсолютно и твердо уверены, что влияние альфа-частиц можно фокусировать, уничтожая раковые клетки. Подобная целебная терапия способна оказать седативное, обезболивающее, противовоспалительное влияние на человека. Рекомендовано к лечению опорно-двигательного аппарата, сердечно-сосудистых и гинекологических недугов. Процедура проводится строго под контролем лечащего врача и специально обученного человека.
Альфа частица представляет собой положительно заряженную частицу в ядерной физике, которая образуется при распаде ядер и имеет два протона и два нейтрона. Поток таких частиц принято называть альфа излучением.
Впервые о данном явлении упомянул ученый Э. Резерфорд еще вначале XX в., который в числе первых предположил наличие бета, гамма и, конечно же, альфа частиц, провел много опытов превращения ядер азота в ядра кислорода. Среди нескольких видов излучений, альфа излучение наиболее безопасное для живых существ.
Основные характеристики
Альфа частица выглядит как симметричный объект в виде сферы, при радиусе приблизительно 2·10 -13 см. Что касается ее массы, то это — 6.6·10 -27 кг. Скорость ее передвижения довольно низкая, при выхождении из ядра, она способна перемещаться еще некоторое расстояние, затем останавливается.
При близком контакте с кожей человека она способна проникнуть на расстояние всего нескольких микрон. Это объясняется процессом ионизации, при котором поток отдает большую часть своей первоначальной энергии.
Взаимодействие альфа излучения с различными веществами
Частицы, образующие альфа излучение, являются довольно тяжелыми, вследствие чего у них небольшая скорость. Также, стоит отметить, что большое количество своей энергии они передают поглотителю при малой скорости, при этом образуется большое количество пар ионов. Для примера рассматривается частица со скоростью 20 мм/с которая способна образовать в воздухе приблизительно сто тысяч пар ионов.
Влияние на живые организмы
Внешняя проникающая способность данного излучения небольшая, может вполне задерживаться слоем бумаги. При малом внешнем воздействии возможно развитие злокачественных образований и нарушение правильного обмена веществ. Однако, при таком виде подвержены поражению слизистые участки тела и глаза, которые не поддаются дальнейшему излечению.
В процессе большого количества исследований, ученые пришли к выводу, что альфа частицы при попадании в живой организм с помощью пищи, воды и воздуха могут принести поистине катастрофические разрушения, поскольку они полностью сжигают живой организм изнутри. Особенно опасными признаны альфа частицы плутония 239, которые активно накапливаются в почках, печени, легких, селезенке и приводят к тяжелой форме лучевой болезни, затем и к скорому летальному исходу.
Научно-популярный фильм о Эрнесте Резерфорде
Уважаемые покупатели если вы проживаете за пределами г. Омск то для вас есть доставка по РОССИИ подробнее
Уважаемые омичи Вы можете приобрести* интересующий пульт по следующим адресам в Омске
- г. Омск, ул. Дианова, 1 (Универсам "Север") с 10.00 - 19.30
- г. Омск, ул. 20 Партсъезда, 35 (Советский рынок) с 10.00 - 17.00
- г. Омск Левый берег: рынок возле администрации КАО, ул. Бетховена 22/17 павильон №17 c 10:00 - 18:00
* для того, чтобы зарезервировать пульт дистанционного управления выберите нужную модель и сообщите ее любым способом
|
|
Адреса торговых точек в Омске
1. ул. Дианова, 1 (Универсам "Север") с 10.00 - 19.30 ежедневно
2. Улица 20 партсъезда 35 Контейнер Пульты на территории Советского рынка (находится напротив Хозяйственного магазина ряд 1а место 3)
Наша торговая точка находится в контейнере напротив этого хозяйственного магазина
3. ул. Бетховена 22/17 в здании павильона №17 расположенного на территории рынка возле Кировской администрации. В данном павильоне также располагается парикмахерская и продуктовый магазин "Домашница".
