الجسيم الذي يمثل بايون ذرة الهيليوم في التحلل الاشعاعي يسمى ، ألفا الجسيمات ، وتسمى أيضا أشعة ألفا أو ألفا الإشعاع ، وتتألف من اثنين من البروتونات واثنين من النيوترونات ملزمة معا في جسيمات متماثلة إلى الهليوم 4 النواة . يتم إنتاجها بشكل عام في عملية تحلل ألفا ، ولكن يمكن أيضًا إنتاجها بطرق أخرى. تمت تسمية جسيمات ألفا على اسم الحرف الأول في الأبجدية اليونانية ، α . رمز جسيم ألفا هو α أو α 2+ . نظرًا لأنها متطابقة مع نوى الهيليوم ، يتم أيضًا كتابتها أحيانًا باسم He2+
الجسيم الذي يمثل بايون ذرة الهيليوم في التحلل الاشعاعي يسمى
جسيمات ألفا لها دوران صافي يساوي صفر. نظرًا لآلية إنتاجها في الانحلال الإشعاعي القياسي ألفا ، تمتلك جسيمات ألفا عمومًا طاقة حركية تبلغ حوالي 5 ميغا إلكترون فولت ، وسرعة قريبة من 4٪ من سرعة الضوء، ومع ذلك ، فإن ما يسمى بجسيمات ألفا طويلة المدى الناتجة عن الانشطار الثلاثي هي ثلاثة أضعاف الطاقة ، وتخترق ثلاثة أضعاف المسافة. نوى الهليوم التي تشكل 10-12٪ من الأشعة الكونية هي أيضًا ذات طاقة أعلى بكثير من تلك التي تنتجها عمليات التحلل النووي ، وبالتالي قد تكون شديدة الاختراق وقادرة على اجتياز جسم الإنسان وأيضًا العديد من الأمتار من التدريع الصلب الكثيف ، اعتمادًا على على طاقتهم. إلى حد أقل ، هذا ينطبق أيضًا على نوى الهليوم عالية الطاقة التي تنتجها مسرعات الجسيمات.
) وجسيمات ألفا كمصطلحات قابلة للتبديل. و التسمية ليست واضحة المعالم، وبالتالي ليس كل وتعتبر نواة الهيليوم عالية السرعة من قبل جميع المؤلفين أن تكون ألفا الجسيمات. كما هو الحال مع بيتا و جاما جسيمات / الأشعة، واسم المستخدم لجسيم يحمل بعض الدلالات خفيفة حول عملية الإنتاج، والطاقة، ولكن هذه لا تطبق بصرامة. وبالتالي ، يمكن استخدام جسيمات ألفا بشكل فضفاض كمصطلح عند الإشارة إلى تفاعلات نوى الهيليوم النجمية (على سبيل المثال عمليات ألفا )، وحتى عندما تحدث كمكونات للأشعة الكونية . إصدار طاقة أعلى من ألفا مما ينتج في تسوس ألفا هو منتج شائع غير شائعنتيجة الانشطار النووي تسمى الانشطار الثلاثي، فإن نوى الهليوم التي تنتجها مسرعات الجسيمات.
مصادر جسيمات ألفا
المصدر الأكثر شهرة لجزيئات ألفا هو تحلل ألفا للذرات الأثقل (> 106 ش من الوزن الذري). عندما تصدر ذرة جسيم ألفا في تحلل ألفا ، يتناقص عدد كتلة الذرة بمقدار أربعة بسبب فقدان النوكليونات الأربعة في جسيم ألفا. و العدد الذري للذرة وتنخفض قبل اثنين، نتيجة لفقدان اثنين من البروتونات - تصبح ذرة عنصر جديد. أمثلة على هذا النوع من التحول النووي عن طريق اضمحلال ألفا هي اضمحلال اليورانيوم إلى الثوريوم ، وتحلل الراديوم إلى الرادون .
وتنبعث الجسيمات ألفا عادة من قبل كل من اكبر المشعة نواة مثل اليورانيوم ، الثوريوم ، الأكتينيوم ، و الراديوم ، وكذلك ما بعد اليورانيوم العناصر. على عكس الأنواع الأخرى من الاضمحلال ، فإن تحلل ألفا كعملية يجب أن يكون لها نواة ذرية ذات حجم أدنى يمكنها دعمها. أصغر نوى التي لديها حتى الآن وجدت لتكون قادرة على ألفا الانبعاثات هي البريليوم-8 والأخف وزنا النويدات من التيلوريوم (العنصر 52)، مع أرقام الكتلة بين 104 و 109. وإضمحلال ألفا يترك أحيانا نواة في حالة مثارة. انبعاث أشعة جاما ثم يزيل الفائض الطاقة .
- آلية الإنتاج في اضمحلال ألفا
وعلى النقيض من تسوس بيتا ، و التفاعلات الأساسية المسؤولة عن تسوس ألفا هي التوازن بين القوة الكهرومغناطيسية و القوة النووية . ينتج اضمحلال ألفا من تنافر كولوم بين جسيم ألفا وبقية النواة ، وكلاهما له شحنة كهربائية موجبة ، ولكن يتم التحكم فيهما بواسطة القوة النووية . في الفيزياء الكلاسيكية ، لا تملك جسيمات ألفا طاقة كافية للهروب من البئر المحتمل من القوة الشديدة داخل النواة (يتضمن هذا البئر الهروب من القوة الشديدة للصعود إلى جانب واحد من البئر ، والتي تتبعها القوة الكهرومغناطيسية التي تسبب دفعًا منفردًا لأسفل الجانب الآخر).
ومع ذلك ، فإن تأثير النفق الكمي يسمح للألفا بالهروب على الرغم من عدم امتلاكها للطاقة الكافية للتغلب على القوة النووية . هذا مسموح به من خلال الطبيعة الموجية للمادة ، والتي تسمح لجسيم ألفا بقضاء بعض وقته في منطقة بعيدة جدًا عن النواة بحيث أن الإمكانات من القوة الكهرومغناطيسية الطاردة قد عوضت تمامًا عن جاذبية القوة النووية. من هذه النقطة ، يمكن لجسيمات ألفا الهروب.
- الانشطار الثلاثي
يتم إنتاج جسيمات ألفا النشطة بشكل خاص المستمدة من عملية نووية في عملية الانشطار النووي النادرة نسبيًا (واحدة من بضع مئات) من الانشطار الثلاثي . في هذه العملية ، يتم إنتاج ثلاثة جسيمات مشحونة من الحدث بدلاً من الجسيمين العاديين ، مع أن أصغر الجسيمات المشحونة على الأرجح (احتمال 90٪) هو جسيم ألفا. يُطلق على جسيمات ألفا هذه اسم "ألفا طويلة المدى" نظرًا لأن طاقتها النموذجية تبلغ 16 ميجا فولت ، فإنها تتمتع بطاقة أعلى بكثير مما ينتج عن تسوس ألفا. الانشطار الثلاثي يحدث في كل من الانشطار الناجمة عن النيوترون (في التفاعل النووي الذي يحدث في مفاعل نووي)، وأيضا عندما الانشطارية و الانشطارية الأكتيناتالنويدات (أي الذرات الثقيلة القادرة على الانشطار) تخضع للانشطار التلقائي كشكل من أشكال الاضمحلال الإشعاعي. في كل من الانشطار المستحث والعفوي ، ينتج عن الطاقات الأعلى المتوفرة في النوى الثقيلة طاقة ألفا طويلة المدى ذات طاقة أعلى من تلك الناتجة عن تسوس ألفا.
- مسرعات
يمكن إنتاج نوى الهليوم النشطة (أيونات الهيليوم) بواسطة السيكلوترونات ، والسنكروترونات ، ومسرعات الجسيمات الأخرى . الاتفاقية هي أنه لا يشار إليها عادة باسم "جسيمات ألفا".
- التفاعلات الأساسية للطاقة الشمسية
كما لوحظ ، قد تشارك نوى الهيليوم في التفاعلات النووية في النجوم ، وقد تمت الإشارة إليها أحيانًا وتاريخيًا على أنها تفاعلات ألفا (انظر على سبيل المثال عملية ألفا الثلاثية ).
- الأشعة الكونية
بالإضافة إلى ذلك ، فإن نوى الهليوم عالية الطاقة التي يشار إليها أحيانًا بجزيئات ألفا تشكل حوالي 10 إلى 12٪ من الأشعة الكونية . يستمر النقاش حول آليات إنتاج الأشعة الكونية.
- الطاقة والامتصاص
تعتمد طاقة جسيم ألفا المنبعث في تحلل ألفا بشكل معتدل على عمر النصف لعملية الانبعاث ، مع وجود العديد من الاختلافات في الحجم في نصف العمر المرتبط بتغيرات في الطاقة أقل من 50٪.
تختلف طاقة جسيمات ألفا المنبعثة ، حيث تنبعث جسيمات ألفا عالية الطاقة من نوى أكبر ، لكن معظم جسيمات ألفا لها طاقات تتراوح بين 3 و 7 ميغا إلكترون فولت (ميجا إلكترون فولت) ، وهو ما يقابل نصف عمر طويل للغاية وقصير للغاية من النويدات الباعثة لألفا ، على التوالي.
بطاقة حركية نموذجية تبلغ 5 ميغا إلكترون فولت ؛ تبلغ سرعة جسيمات ألفا المنبعثة 15000 كم / ث ، أي 5٪ من سرعة الضوء. هذه الطاقة هي كمية كبيرة من الطاقة لجسيم واحد ، لكن كتلتها العالية تعني أن جسيمات ألفا لها سرعة أقل من أي نوع شائع آخر من الإشعاع ، على سبيل المثال جسيمات ، نيوترونات .
بسبب شحنتها وكتلتها الكبيرة ، تمتص جسيمات ألفا بسهولة بواسطة المواد ، ولا يمكنها السفر إلا بضعة سنتيمترات في الهواء. يمكن امتصاصها بواسطة المناديل الورقية أو الطبقات الخارجية من جلد الإنسان. عادة ما تخترق الجلد حوالي 40 ميكرومترًا ، أي ما يعادل عمق بضع خلايا .
رد مع اقتباس