Ruhemasse eines Alphateilchens. Alphateilchen. Zulässige Expositionsgrenzen

Die außergewöhnliche Entdeckung der Radioaktivität warf eine ziemlich lange Liste von Fragen auf. Der größte Durchbruch auf diesem Gebiet gelang dem Wissenschaftler E. Rutherford, der einen speziellen Strahler, nämlich einen radioaktiven, in ein Magnetfeld brachte. Dadurch spaltete sich der Strahl in drei Komponenten auf.

Merkmale der Strahlung

Basierend auf einer Reihe von Experimenten wurde bekannt, dass Alphastrahlung ein Strom positiver Teilchen ist und ihre Parameter mit denen von Heliumkernen absolut identisch sind. Das Heliumatom hat nur zwei Elektronen.

Neben Alphastrahlen wurden auch Gamma- und Betastrahlen entdeckt, jede von ihnen hat eine besondere Stärke und Radioaktivität. Daher können wir mit Sicherheit sagen, dass Alphastrahlung ein doppelt ionisiertes Heliumatom ist. Alpha ist positiv geladen, Gamma ist neutral und Beta ist ein negativer Strahl. Alpha, Gamma und Beta weisen starke Unterschiede hinsichtlich der Durchdringungsfähigkeit auf. In einfachen Worten, Gamma, Alpha, Beta unterscheiden sich dadurch, dass sie von verschiedenen Komponenten mit unterschiedlicher Intensität absorbiert werden.

Gammastrahlen ähneln Röntgenstrahlen, haben jedoch eine viel höhere Durchdringungskraft. Dies führte zu der Idee, dass Gammastrahlen vorhanden sind Elektromagnetische Wellen. Die Zweifel wurden jedoch ausgeräumt, als die Gammastrahlenbeugung entdeckt wurde spezielle Kristalle Auch ihre Länge wurde bestimmt. Seltsamerweise ist die Länge der Gammastrahlen sehr gering, nämlich bis zu 10-11 Zentimeter.

Betastrahlen wurden als geladene Teilchen betrachtet. Beta machte das Experimentieren viel einfacher. Ziel der Forschung ist die Bestimmung der Masse und Ladung von Betastrahlen. Es wurde festgestellt, dass Betateilchen Elektronen sind, deren Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit liegt.

Alphastrahlung hat Quellen:

• Reaktoren;
• Anlagen der Uranindustrie;
• der Zerfall sehr schwerer chemischer Elemente, was zur Entstehung von Heliumkernen führt;
• Experimente an Teilchenbeschleunigern und Radioisotopenlabors;
• Heliumbeschleunigung.

Jede dieser Strahlen hat ihr eigenes Emissionsspektrum. In einfachen Worten ist ein Spektrum eine Verteilung von Partikeln entsprechend gemessener Größen, die auf reduziert wird bestimmte Bedingungen. Das Spektrum wird durch die Art der Partikel unterschieden. Das Alpha-Spektrum gilt im Allgemeinen als diskret.

Schutzmethoden

Alphastrahlung verfügt über ein eigenes Spektrum sowie eine gewisse Radioaktivität, die schädliche Auswirkungen auf den Menschen haben kann. Die schädliche Radioaktivität des Alphateilchenstroms ist nicht allzu groß.

Es ist allgemein anerkannt, dass das Spektrum dieser Strahlung harmlos ist, aber vergessen Sie nicht die Radioaktivität. Penetration massive Teilchen Wenn es mit Wasser, der Nahrung oder über die Haut in den menschlichen Körper gelangt, besteht die Gefahr einer schweren Vergiftung. Die Komplikation entsteht aufgrund der Leistungsfähigkeit ionisierende Wirkung, Bildung von Sauerstoff, Oxidationsmittel, freiem Wasserstoff. Aufgrund der Tatsache, dass Radioaktivität das Gehirn beeinflusst und sich darin ansammelt, treten viele Pathologien auf, die das adaptive, Schutzfunktionen Körper.

Trotz ihrer Radioaktivität gelten Alphateilchen als die sichersten, da sie nach äußerer Bestrahlung nicht benötigt werden. Schutzausrüstung. Gefahren drohen durch innere Bestrahlung, wenn die Radioaktivität von Partikeln raffinierter wirkt. Um Beschwerden vorzubeugen, reicht es aus, das Eindringen von Radionukliden in den Körper durch den Einsatz persönlicher Schutzausrüstung zu verhindern:

• Bekleidung aus Spezialmaterial;
• Wenn Ihre Haut empfindlich ist, können Sie Creme oder dermatologische Paste verwenden.
• Für die Augen eignen sich Schilde aus Spezialplexiglas.

Die Liste der Empfehlungen enthält Informationen zu den Auswirkungen Lebensmittel zur Entfernung und Neutralisierung von Radionukliden im Körper. Diese Fähigkeit findet sich in Produkten, die reich an Vitamin C und B sind. Wachteleier sind eine große Hilfe, sofern die Strahlendosis nicht zu hoch ist. Sie gelten als reichhaltige Quelle an Aminosäuren, Vitaminen und Mikroelementen. Eine der Pflanzen, die helfen können, ist Topinambur.

Umfang der Strahlungsanwendung

Zusätzlich zum Schutz vor Alphateilchen wurde eine spezielle Therapie mit ihnen entwickelt. In der Behandlungssitzung können Sie Isotope verwenden, die durch Strahlung gewonnen wurden, nämlich Thoron und Radon, die eine kurze Lebensdauer haben und schnell aus dem Körper ausgeschieden werden.

Beispiele für den Einsatz von Alphastrahlung in der Medizin:

• orale Einnahme von Radonwasser;
• ein Radonbad nehmen;
• Atemvorgang mit radonhaltiger Luft.

Ärzte sind absolut und fest davon überzeugt, dass der Einfluss von Alphateilchen konzentriert und zerstörend sein kann Krebszellen. Eine solche Heiltherapie kann auf eine Person eine beruhigende, schmerzstillende und entzündungshemmende Wirkung haben. Empfohlen zur Behandlung des Bewegungsapparates, Herz-Kreislauf- und gynäkologischen Erkrankungen. Der Eingriff wird ausschließlich unter Aufsicht des behandelnden Arztes und einer speziell geschulten Person durchgeführt.

Ein Alphateilchen ist ein Heliumkern. Wenn das Heliumatom entfernt wird Elektronenhülle, dann bleibt dieses Teilchen bestehen. Es besteht aus zwei Protonen und zwei Neutronen Kugelform mit einem Radius von 10 -5 Metern. Die Masse des Alphateilchens beträgt 6,68 * 10 -27 Kilogramm.

Geschichte der Entdeckung

An Wende XIX-XX Jahrhunderte später entdeckten zwei weltberühmte Physiker die Existenz von Alphateilchen. Dies waren ein neuseeländischer Physiker, der in Kanada in der Stadt Montreal arbeitete, und ein französischer Chemiker und Physiker Paul Villar, der seine Experimente in Paris durchführte. Diese beiden Wissenschaftler haben studiert Verschiedene Arten Strahlung aufgrund ihrer Eigenschaften, durchdringen zu können verschiedene Umgebungen sowie deren Wechselwirkung mit künstlichen Magnetfeld.

Als Ergebnis dieser Experimente identifizierte Rutherford drei Typen radioaktive Strahlung: Alpha, Beta und Gamma. Alphastrahlen wurden als die Strahlen definiert, die die geringste Durchdringungskraft haben verschiedene Artikel zu den untersuchten Strahlungsarten.

Elementarteilchen: Protonen und Neutronen

In der Physik ist es üblich, jedem Teilchen zwei Haupteigenschaften zuzuschreiben – elektrische Ladung und Masse, da diese Kriterien seine Eigenschaften und sein Verhalten unter bestimmten Bedingungen weitgehend bestimmen. Physische Verfassung.

Wie oben erwähnt, besteht ein Alphateilchen aus zwei Protonen und zwei Neutronen. Ein Proton ist ein Elementarteilchen mit einer Masse von 1,6726 * 10 -27 kg und einer Ladung von +1,602 * 10 -19 C. Die Masse des Neutrons ist 1,00137-mal größer als die des Protons, also 1,67489 * 10 -27 kg. Neutronenladung gleich Null, das heißt, dieses Teilchen ist elektrisch neutral (daher der Name „Neutron“).

Alphateilchen und ihre Ladung

Die Ladung und Masse eines Alphateilchens kann unter Berücksichtigung der oben genannten Zahlen bestimmt werden, wobei auch berücksichtigt wird, dass das Teilchen selbst aus zwei Protonen und zwei Neutronen besteht. Die Ladung des Alphateilchens ist positiv und beträgt +3,204 * 10 -19 C. Beachten Sie, dass der Wert +1,602 * 10 -19 C in der Physik üblicherweise als Elementarladung bezeichnet wird, da er betragsmäßig den gleichen Werten für Proton und Elektron entspricht. Somit beträgt die Ladung eines Alphateilchens +2 Elementarladungen.

Alphateilchenmasse

Wenn wir die additive Eigenschaft berücksichtigen physikalische Größe„Masse“, dann können Sie selbstständig berechnen, wie viel ein Alphateilchen wiegt. Die obigen Zahlen für Protonen und Neutronen besagen, dass die Masse des Alphateilchens 6,69498 * 10 -27 kg beträgt. Diese Zahl erhält man, wenn man die Ruhemassen von zwei Protonen und zwei Neutronen addiert. Dadurch beträgt das Verhältnis der Massen des Protons und des Alphateilchens etwa 1/4. Das heißt, ein Alphateilchen ist viermal schwerer als ein Proton.

Viele Experimente zur Bestimmung der genauen Masse dieses Teilchens besagen jedoch, dass die Ruhemasse des Alphateilchens 6,68 * 10 * 10 -27 kg beträgt, also 0,015 * 10 -27 kg weniger als der oben erhaltene Wert. Wo bleibt der Unterschied? Die Antwort auf diese Frage ist ganz einfach: Es verwandelt sich in Energie. Tatsache ist, dass bei der Bildung eines Alphateilchens aus Protonen und Neutronen ein Alphateilchen entsteht nukleare Wechselwirkungen Zwischen ihnen wird in der Form Energie freigesetzt elektromagnetische Strahlung, bewegen sich zwei Protonen und zwei Neutronen in eine günstigere Richtung Energiezustand- unser Alphateilchen.

Energie der Bildung

Um die Energie der Alphateilchenbildung zu berechnen, sollten Sie Einsteins berühmte Gleichung verwenden, die Masse und Energie durch eine der Grundkonstanten unseres Universums in Beziehung setzt – die Lichtgeschwindigkeit. Diese Gleichung hat die Form: E = mc 2, wobei E die Energie, m die Masse und c die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist.

Wenn wir wissen, dass bei der Bildung eines Alphateilchens die Masse seiner Bestandteile um 0,015 * 10 -27 kg abnimmt und dass die Lichtgeschwindigkeit 3 ​​* 10 8 m/s beträgt, erhalten wir die Energie, die bei diesem Prozess freigesetzt wird . Es ist gleich E = 0,015 * 10 -27 * 9 * 10 16 = 1,35 * 10 -12 J. In der Physik Elementarteilchen Es ist üblich, Energien in Elektronenvolt (eV) anzugeben. Ein Elektronenvolt entspricht 1,602177 * 10 −19 J. Dann beträgt die Bildungsenergie eines Alphateilchens 8,426 * 10 6 eV oder 8,426 MeV (Megaelektronenvolt).

Um zu verstehen, wie groß diese Energie ist, können Sie eine einfache Berechnung durchführen. Stellen wir uns vor, dass die gesamte Energie der Bildung eines Alphateilchens auf seine Beschleunigung übertragen wird. Unter Verwendung der Lorentz-Gleichung für nichtrelativistische Geschwindigkeiten, d. h. unter der Annahme, dass die kinetische Energie eines Alpha-Teilchens gleich mv 2 /2 ist, wobei v die Geschwindigkeit seiner Bewegung ist, stellen wir fest, dass diese Bildungsenergie ausreichen wird Beschleunigen Sie das Alphateilchen auf eine Geschwindigkeit von 2 * 10 7 m/s, was 6,7 % der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum entspricht. Beachten Sie, dass es keinen Sinn macht, die Frage zu stellen, um wie viel die Masse des Alphateilchens bei solchen Geschwindigkeiten zunimmt, da die Zunahme seiner Masse vernachlässigt werden kann, da sie nur 0,015/6,68 * 100 = 0,2 % beträgt.

Grundlegende physikalische Eigenschaften

Ein Alphateilchen ist 4-mal schwerer als ein Proton und 8000-mal schwerer als ein Elektron, hat also für die Welt der Elementarteilchen eine große Masse. Denken Sie daran, dass die Masse eines Protons oder eines Neutrons in atomaren Einheiten (amu) gleich 1 ist und die Ladung eines Protons in Einheiten der Elementarladung +1 beträgt, d. h. das Alphateilchen hat eine Ladung von +2 und a Masse von 4. Dann beträgt das Ladungs-zu-Masse-Verhältnis eines Alphateilchens +1/2 = +0,5.

Weil sie es getan hat elektrische Ladung Es fliegt durch ein elektrisches oder magnetisches Feld und interagiert mit diesem. Um die Richtung der Kraft zu bestimmen, die in einem Magnetfeld auf ein Alphateilchen wirkt, muss die sogenannte Linke-Hand-Regel angewendet werden: Vier Finger sollten entlang des Bewegungsvektors des Alphateilchens platziert werden, und die Handfläche sollte gedreht werden, so dass die magnetischen Induktionslinien in ihn eindringen. Dann ragten sie im rechten Winkel heraus Daumen zeigt die Richtung an wirkende Kraft auf einem sich bewegenden geladenen Teilchen.

Alphateilchen können auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigen und Werte von 15 Millionen km/s erreichen, also 5 % der Lichtgeschwindigkeit. Im Hinblick auf große Masse und bei enormen Geschwindigkeiten gewinnen sie an Bedeutung kinetische Energie, die bis zu 10 MeV betragen kann.

Durchdringungsfähigkeit

Da ein Alphateilchen eine erhebliche Masse (im Vergleich zur Masse eines Elektrons) sowie eine elektrische Ladung hat, deren Größe die Ladung eines Elektrons um das Zweifache übersteigt, ist seine Durchdringungsfähigkeit, d eine Materieschicht, ist unbedeutend.

Während seiner Bewegung erfährt das Alphateilchen Kollisionen mit Atomen und überträgt dabei eine erhebliche Energiemenge auf diese, was zur Ionisierung der Atome, also zur Trennung der Elektronen von ihnen, führt. Wenn beispielsweise ein Alphateilchen nur 5 cm durch die Luft fliegt, erfährt es eine große Anzahl von Kollisionen und verliert fast vollständig seine kinetische Energie.

Beliebig solide fängt leicht Alphateilchen ein. Somit kann es eine Schicht aus mehreren Blättern Papier nicht durchdringen, und eine Aluminiumplatte mit einer Dicke von nur 0,1 mm verzögert einen Fluss von Alphateilchen beliebiger Intensität. Beachten wir noch einmal, dass die Durchdringungsfähigkeit dieses Teilchens zwar gering ist, es jedoch jede Substanz, durch die es sich bewegt, sehr stark ionisiert.

Alphateilchen – ein Produkt des radioaktiven Zerfalls

Obwohl das Alphateilchen aus Protonen und Neutronen besteht, entsteht es in der Natur nicht aus diesen Elementarteilchen, sondern entsteht durch den radioaktiven Alphazerfall bestimmter chemischer Elemente.

Alpha-Zerfall ist ein Typ radioaktiver Zerfall, wodurch der Atomkern einiger Chemisches Element, das ein Alphateilchen aussendet, verwandelt sich in den Kern eines anderen Elements, dessen Masse 4 amu beträgt. kleiner als dieser Wert für den Mutterkern und Ordnungsnummer im Periodensystem ist 2 Einheiten kleiner als das ursprüngliche Element.

Der Alpha-Zerfall kann spontan (kommt in der Natur zufällig vor) und erzwungen (verursacht durch einen besonderen Effekt auf den Atomkern) erfolgen. Der spontane Zerfall ist nur für sehr schwere Atomkerne charakteristisch. Daher ist Tellur 106 das leichteste Element, das einem spontanen Alpha-Zerfall unterliegt. Uran 238 unterliegt ebenfalls einem Alpha-Zerfall und bildet Technetium 234.

Da ein Alphateilchen eine doppelt positive Elementarladung hat, fängt es beim Zerfall eines radioaktiven Kerns schnell Elektronen ein und bildet so ein Heliumatom. Aus diesem Grund gibt es bei vielen Rassen einen hohen Alpha-Gehalt radioaktive Elemente Mit Heliumgas gefüllte Hohlräume gibt es beispielsweise in uran- oder thoriumreichen Mineralien. Die Hauptquelle für Alphateilchen auf der Erde ist Edelgas Radon, das im Boden, im Wasser, in der Luft usw. vorkommt verschiedene Arten Felsen.

Alphateilchen

α-Teilchen, die Kerne von Heliumatomen, die von einigen radioaktiven Elementen emittiert werden (siehe Alpha-Zerfall). A.-ch. sind auch Produkte einiger Kernreaktionen, entsteht unter dem Einfluss von Neutronen oder geladenen Teilchen, beispielsweise beim Beschuss von Stickstoff (14 N) mit Protonen (p) (14 N+p→ 11 C+α). A.-ch. besteht aus zwei Protonen und zwei Neutronen, die fest miteinander verbunden sind. Messe A.-h. Entspricht 4,00273 atomaren Masseneinheiten oder 6,644 10 -24 G, und seine Ladung ist 2 positiv Grundeinheiten; Spin und magnetisches Moment sind Null. Bindungsenergie A.-h. 28.11 Mav (7,03 Mav pro Nukleon).

Die Energie der von natürlichen radioaktiven Elementen emittierten Atomteilchen liegt zwischen 2 und 9 Mev; Die Energie der bei Kernreaktionen emittierten Atomteilchen liegt in der gleichen Größenordnung (siehe Kernreaktionen). Mit Hilfe von Beschleunigern für geladene Teilchen (siehe Beschleuniger für geladene Teilchen) ist es möglich, atomare Energie zu gewinnen. mit einer Energie in der Größenordnung von Hunderten Mev.

Beim Durchgang durch die Substanz, A.-h. verursachen starke Ionisierung (siehe Ionisierende Strahlung). Zwischen der Weglänge von A.-h. in der Luft und ihnen Anfangsgeschwindigkeit v es besteht ein ungefährer Zusammenhang R=av 3; Wenn R ausgedrückt cm, A v V cm/s, dann (für die Läufe 3-7 cm)A= 9,7 · 10 -28 . Lauflänge A.-h. Bei anderen Stoffen ist es leicht zu berechnen, da die Bremskraft eines Stoffes pro Atom proportional ist Quadratwurzel aus Atommasse. Für dichte Stoffe beträgt die Weglänge des A.-h. etwa Hundertstel mm(zum Beispiel in Glas R = 0,04 mm).

A.-ch. Wird zur Durchführung verschiedener Kernreaktionen, insbesondere zur Erzeugung von Neutronen (9 B+α→) verwendet 12 C+α) und einige radioaktive Isotope.

D. I. Voskoboynik.

Die Wirkung des Flusses von A.-h. auf den Körper. führt zur Entwicklung aller Anzeichen einer Strahlenschädigung (siehe Strahlenschädigung) , bis zum Tod des Organismus. Einfluss von A.-ch. ähnlich der biologischen Wirkung ionisierende Strahlung(Siehe Biologische Wirkungen ionisierender Strahlung) andere Arten. Merkmale der Aktion von A.-h. - Gewebeschädigung nur in unmittelbarer Nähe des Emitters und hohe relative biologische Effizienz (RBE) – bestimmt durch die geringe Reichweite von α-Partikeln im Gewebe (Hundertstel). mm) Und Hohe Dichte Ionisierung verursacht durch sie. Bei äußerer Bestrahlung sind nur die freiliegende Haut und die Hornhaut betroffen; aber große Dosen von A.-h. kann zur Entstehung langanhaltender Geschwüre führen. Wesentlich gefährlicher ist die innere Bestrahlung, wenn α-Strahler mit der Luft oder der Nahrung in den Körper gelangen. In diesen Fällen reichern sich α-Strahler (darunter ist Plutonium-239 besonders gefährlich) in der Lunge, der Leber, den Nieren, der Milz und anderen an lange Zeit Halbwertszeit und hohe krebserregende Aktivität verursachen eine langfristige Bestrahlung des Körpers, was zu chronischer Strahlenkrankheit (siehe Strahlenkrankheit) und dem Auftreten bösartiger Tumoren führt.

Zündete.: Internationale Kommission für Strahlenschutz. Empfehlungen... [Sa. Berichte], trans. aus Englisch, M., 1958; Plutonium 239. [Sb. Art.], M., 1962; Buck 3., Alexander P., Fundamentals of Radiobiology, trans. aus dem Englischen, M., 1963.

A. A. Vainson.

Groß Sowjetische Enzyklopädie. - M.: Sowjetische Enzyklopädie. 1969-1978 .

Sehen Sie in anderen Wörterbüchern, was „Alphateilchen“ sind:

- (Alphastrahlen), ein stabiles, positiv geladenes Teilchen, das spontan von den Kernen einiger radioaktiver Isotope während des RADIOAKTIVEN ZERfalls namens Alphazerfall emittiert wird. Die Teilchen wurden von Ernest Rutherford entdeckt und untersucht, und... ... Wissenschaftliches und technisches Enzyklopädisches Wörterbuch

Helium-Atomkerne Großes Wörterbuch Fremdwörter. Verlag "IDDK", 2007 ... Wörterbuch der Fremdwörter der russischen Sprache

Kerne von Heliumatomen, die von einigen radioaktiven Elementen emittiert werden; Produkt einiger Kernreaktionen. Wenn sie von lebenden Organismen aufgenommen werden, können sie eine negative (tödliche, mutagene, krebserregende usw.) Wirkung haben. Ökologisch... ... Ökologisches Wörterbuch

ALPHA-PARTIKEL (- ALPHA-PARTIKEL (a-Strahlen) eines Heliumkerns (siehe), der beim spontanen radioaktiven Zerfall von Atomkernen zwei (siehe) verloren hat. Bestehen aus zwei (siehe) und zwei (siehe), fest miteinander verbunden Atomkräfte … Große Polytechnische Enzyklopädie

Tietz; pl. (Einheiten Alphateilchen, s; g.). Die Kerne von Heliumatomen bestehen aus zwei Protonen und zwei Neutronen und haben positive Ladung … Enzyklopädisches Wörterbuch

Alphateilchen- Alphateilchen, IC, Einheiten. ch.itsa, s, kreativ. p. sie... Russisches Rechtschreibwörterbuch

Und Partikel, Kerne von Heliumatomen (42He), die von bestimmten radioaktiven Kernen (Nukliden) emittiert werden. Sie bestehen aus zwei Protonen und zwei Neutronen, die durch Kernkräfte fest miteinander verbunden sind ... Großes enzyklopädisches polytechnisches Wörterbuch

Alphateilchen- ty/c; pl. (Einheiten Alphateil/ca, s; g.) Kerne von Heliumatomen, bestehend aus zwei Protonen und zwei Neutronen und mit einer positiven Ladung ... Wörterbuch vieler Ausdrücke

Mn. Kerne aus Heliumatomen, bestehend aus zwei Protonen und zwei Neutronen, werden emittiert Atomkerne einige radioaktive Elemente oder Produkte nuklearer Reaktionen. Ephraims erklärendes Wörterbuch. T. F. Efremova. 2000... Modern Wörterbuch Russische Sprache Efremova

- ... Wikipedia

Bücher

• Unterteilchen. Partikel. Kerne, G. K. Grebenshchikov. Ein universelles Unterteilchen, auf dessen Grundlage Modelle aller grundlegende Wechselwirkungen, es gibt gleichzeitig ein Quantum elektrisches Feld, Massenquantum und Gravitationsladung. Modell…

; Es waren Alphateilchen, die an der ersten künstlich induzierten Kernreaktion beteiligt waren (E. Rutherford, 1919, die Umwandlung von Stickstoffkernen in Sauerstoffkerne). Der Fluss von Alphateilchen wird genannt Alphastrahlen oder Alphastrahlung .

Alphateilchen
Symbol:	α, α 2+ , He 2+
Alphateilchen
Isotopenkern:	Helium-4 (2 4 H e 2 + (\displaystyle \textstyle (()_(2)^(4)\mathrm (He) ^(2+))))
Chemisches Element :	Helium
Verbindung:	2 Protonen, 2 Neutronen
Die Familie:	Boson
Magnetisches Moment:	0
Elektrisches Quadrupolmoment:	0
Massenzahl (Baryonenzahl):	4
Gewicht :	3,727379240(82) GeV (ca. 6,644656⋅10 −27 kg)
Masse, a.m.u. :	4,001506179125(62)
Bindungsenergie:	28,11 MeV (7,03 MeV pro Nukleon)
Lebensdauer :	Stabil
Parität:	+
Quantenzahlen:
Elektrische Ladung :	2
Drehen:	0
Isotopischer Spin:	0
Hyperladung:	4

Ausbildung

Alphateilchen entstehen durch den Alphazerfall von Kernen, bei Kernreaktionen und durch die vollständige Ionisierung von Helium-4-Atomen. Durch die Wechselwirkung eines Lithium-6-Kerns mit einem Deuteron können beispielsweise zwei Alphateilchen entstehen: 6 Li+2H=4 Er+4 Er. Alphateilchen machen einen erheblichen Teil der primären kosmischen Strahlung aus; Die meisten von ihnen sind beschleunigte Heliumkerne aus Sternatmosphären und interstellarem Gas, einige entstanden als Ergebnis von Kernspallationsreaktionen schwererer Kerne kosmische Strahlung. Mit Beschleunigern geladener Teilchen können hochenergetische Alphateilchen erzeugt werden.

Eigenschaften

Die Masse des Alphateilchens beträgt 4,001506179125(62) atomare Masseneinheit (ca. 6,644656⋅10−27 kg), was einer Energie von 3,727379240(82) GeV entspricht. Spin und magnetisches Moment sind Null. Die Bindungsenergie beträgt 28,11 MeV (7,03 MeV pro Nukleon). Die Ladung eines Alphateilchens entspricht der doppelten Elementarladung, also etwa 3,218·10 −19 C.

Durchdringungsfähigkeit

Schwere geladene Teilchen interagieren hauptsächlich mit Atomelektronen und weichen daher kaum von der Richtung ihrer ursprünglichen Bewegung ab. Daraus ergibt sich die Reichweite eines schweren Teilchens R Gemessen an der Entfernung in einer geraden Linie von der Quelle der Partikel bis zu dem Punkt, an dem sie aufhören. Typischerweise wird der Lauf in Längeneinheiten (m, cm, Mikrometer) sowie die Oberflächendichte des Materials (oder äquivalent die Lauflänge multipliziert mit der Dichte) (g/cm 2) gemessen. Die Angabe des Abstands in Längeneinheiten ist für eine feste Dichte des Mediums sinnvoll (z. B. wird oft trockene Luft als Medium gewählt). normale Bedingungen). Physikalische Bedeutung Bereich in Bezug auf die Oberflächendichte – die Masse pro Flächeneinheit der Schicht, die ausreicht, um das Partikel zu stoppen.

Erkennung

Alphateilchen werden mithilfe von Szintillationsdetektoren, Gasentladungsdetektoren, Silizium-Pin-Dioden (gegen Beta- und Gammastrahlung unempfindliche Oberflächenbarrieredetektoren) und zugehöriger Verstärkungselektronik sowie Spurdetektoren nachgewiesen. Um Alphateilchen mit Energien zu erkennen, die für den radioaktiven Zerfall charakteristisch sind, muss sichergestellt werden, dass sie niedrig sind Oberflächendichte Schirm, der das empfindliche Volumen des Detektors trennt Umfeld. Beispielsweise können Gasentladungsdetektoren ein mehrere Mikrometer dickes Glimmerfenster verwenden, das für Alphateilchen durchlässig ist. Bei Halbleiter-Oberflächenbarrieredetektoren ist ein solcher Schirm nicht erforderlich, der Arbeitsbereich des Detektors kann in direktem Kontakt mit Luft stehen. Beim Nachweis von alphaaktiven Radionukliden in Flüssigkeiten wird die Prüfsubstanz mit einem Flüssigszintillator vermischt.

Am gebräuchlichsten sind derzeit Silizium-Oberflächenbarrieredetektoren für Alphateilchen, bei denen auf der Oberfläche eines Halbleiterkristalls Leitfähigkeit vorliegt P-Typ entsteht eine dünne Schicht mit Leitfähigkeit N-Typ durch Diffusionseinführung einer Donatorverunreinigung (z. B. Phosphor). Anwendung der umgekehrten Vorspannung auf p-n-Übergang verarmt den empfindlichen Bereich des Detektors an Ladungsträgern. Der Eintritt eines Alphateilchens, das eine Substanz in diesen Bereich ionisiert, führt zur Entstehung von mehreren Millionen Elektron-Loch-Paaren, die einen aufgezeichneten Stromimpuls mit einer Amplitude verursachen, die proportional zur Anzahl der erzeugten Paare und damit zur kinetischen Energie des Elektron-Loch-Paares ist absorbiertes Alphateilchen. Da die Verarmungsregion eine sehr geringe Dicke, der Detektor ist nur auf Partikel mit empfindlich Hohe Dichte Ionisation (Alphateilchen, Protonen, Spaltfragmente, Schwerionen) und ist unempfindlich gegenüber Beta- und Gammastrahlung.

Auswirkungen auf die Elektronik

Der oben beschriebene Mechanismus der Bildung von Elektron-Loch-Paaren durch ein Alphateilchen in Halbleitern kann dazu führen, dass ein Halbleiterauslöser unbefugt geschaltet wird, wenn ein Alphateilchen mit ausreichender Energie auf einen Siliziumchip trifft. In diesem Fall wird das Eins-Bit im Speicher durch ein Null-Bit ersetzt (oder umgekehrt). Um die Anzahl solcher Fehler zu reduzieren, müssen Materialien, die bei der Herstellung von Mikroschaltungen verwendet werden, eine geringe intrinsische Alpha-Aktivität aufweisen.

Auswirkungen auf den Menschen

Alphateilchen, die beim Kernzerfall entstehen, haben eine anfängliche kinetische Energie in diesem Bereich 1,8–15 MeV. Wenn sich ein Alphateilchen in einer Substanz bewegt, erzeugt es eine starke Ionisierung der umgebenden Atome und verliert dadurch sehr schnell Energie. Die Energie der beim radioaktiven Zerfall entstehenden Alphateilchen reicht nicht einmal aus, um die tote Schicht zu überwinden

Alphastrahlung (Alphastrahlen) ist eine Art ionisierender Strahlung; ist ein Strom sich schnell bewegender, hochenergetischer, positiv geladener Teilchen (Alphateilchen).

Die Hauptquelle der Alphastrahlung sind Alphastrahler, die beim Zerfallsprozess Alphateilchen aussenden. Ein Merkmal der Alphastrahlung ist ihr geringes Durchdringungsvermögen. Der Weg der Alphateilchen in der Materie (d. h. der Weg, auf dem sie Ionisation erzeugen) erweist sich als sehr kurz (Hundertstel Millimeter). biologische Umgebungen, 2,5-8 cm in der Luft).

Allerdings entlang Abkürzung Alphateilchen entstehen große Nummer Ionen, das heißt, sie verursachen eine große lineare Dichte Ionisation. Dies führt zu einer ausgeprägten relativen biologischen Wirksamkeit, die zehnmal höher ist als bei der Einwirkung von Röntgenstrahlen und. Bei äußerer Bestrahlung des Körpers können Alphateilchen (bei ausreichend großer absorbierter Strahlungsdosis) schwere, wenn auch oberflächliche (kurzreichweitige) Verbrennungen verursachen; Wenn sie über langlebige Alphastrahler aufgenommen werden, werden sie über den Blutkreislauf durch den Körper transportiert und in Organen usw. abgelagert, was zu einer inneren Bestrahlung des Körpers führt. Alphastrahlung wird zur Behandlung bestimmter Krankheiten eingesetzt. Siehe auch Ionisierende Strahlung.

Alphastrahlung ist ein Strom positiv geladener α-Teilchen (Kerne von Heliumatomen).

Die Hauptquelle der Alphastrahlung ist natürlich radioaktive Isotope, von denen viele beim Zerfall Alphateilchen mit Energien zwischen 3,98 und 8,78 MeV emittieren. Dank an hohe Energie Mit doppelter Ladung (im Vergleich zu einem Elektron) und einer relativ geringen Bewegungsgeschwindigkeit (im Vergleich zu anderen Arten ionisierender Strahlung) (von 1,4 · 10 9 bis 2,0 · 10 9 cm/s) erzeugen Alphateilchen eine sehr große Anzahl von Ionen in dichter Dichte entlang ihres Weges befinden (bis zu 254.000 Ionenpaare). Gleichzeitig verbrauchen sie schnell ihre Energie und verwandeln sich in gewöhnliche Atome Helium Die Reichweite von Alphateilchen in der Luft liegt unter normalen Bedingungen zwischen 2,50 und 8,17 cm; in biologischen Medien - Hundertstel Millimeter.

Die durch Alphateilchen erzeugte lineare Ionisationsdichte erreicht im Gewebe mehrere tausend Ionenpaare pro 1 Mikrometer Weg.

Die durch Alphastrahlung erzeugte Ionisierung verursacht in diesen eine Reihe von Merkmalen chemische Reaktionen, die in der Materie, insbesondere im lebenden Gewebe, vorkommen (Bildung). Starke Oxidationsmittel, freier Wasserstoff und Sauerstoff usw.). Diese in biologischen Geweben unter dem Einfluss von Alphastrahlung ablaufenden radiochemischen Reaktionen bewirken wiederum eine besondere biologische Wirksamkeit der Alphastrahlung, die größer ist als die anderer Arten ionisierender Strahlung. Im Vergleich zu Röntgen-, Beta- und Gammastrahlung wird die relative biologische Wirksamkeit der Alphastrahlung (RBE) mit 10 angenommen, kann jedoch in verschiedenen Fällen stark variieren. Wie andere Arten ionisierender Strahlung wird Alphastrahlung zur Behandlung von Patienten eingesetzt verschiedene Krankheiten. Diese Abteilung Strahlentherapie sogenannte Alpha-Therapie (siehe).

Siehe auch Ionisierende Strahlung, Radioaktivität.