ALFA PARÇACIKLARI: KEŞIF, ÖZELLIKLER, UYGULAMALAR - FIZIKSEL - 2025

Alfa parçacıkları (ya da α parçacıkları) bu nedenle kaybetmiş elektronlar iyonize helyum atomu çekirdekleridir. Helyum çekirdekleri iki proton ve iki nötrondan oluşur. Yani bu parçacıklar, değeri elektronun yükünün iki katı olan ve atomik kütleleri 4 atomik kütle birimi olan pozitif bir elektrik yüküne sahiptir.

Alfa parçacıkları, belirli radyoaktif maddeler tarafından kendiliğinden yayılır. Dünya durumunda, alfa radyasyonu emisyonunun bilinen ana doğal kaynağı radon gazıdır. Radon, toprakta, suda, havada ve bazı kayalarda bulunan radyoaktif bir gazdır.

keşif

1899 ve 1900 yıllarında fizikçiler Ernest Rutherford (Kanada, Montreal'deki McGill Üniversitesi'nde çalışan) ve Paul Villard (Paris'te çalışan) Rutherford'un kendi adını verdiği üç tür dosyayı ayırt ettiler: alfa, beta ve gama.

Ayrım, nesnelere nüfuz etme yeteneklerine ve manyetik alan etkisiyle sapmalarına göre yapılmıştır. Bu özellikler sayesinde Rutherford, alfa ışınlarını sıradan nesnelerde en düşük penetrasyon kapasitesine sahip olarak tanımladı.

Böylece, Rutherford'un çalışması, bir alfa parçacığının kütlesinin yüküne göre oranının ölçümlerini içeriyordu. Bu ölçümler, alfa parçacıklarının çift yüklü helyum iyonları olduğunu varsaymasına yol açtı.

Nihayet 1907'de Ernest Rutherford ve Thomas Royds, Rutherford tarafından kurulan hipotezin doğru olduğunu göstermeyi başardılar ve böylece alfa parçacıklarının iki kat iyonize helyum iyonları olduğunu gösterdi.

karakteristikleri

Alfa parçacıklarının temel özelliklerinden bazıları aşağıdaki gibidir:

Atom kütlesi

4 atomik kütle birimi; yani 6.68 ∙ 10 ^-27 kg.

Yük

Pozitif, elektronun yükünün iki katı veya aynısı: 3.2 ∙ ^10-19 C.

hız

1,5 · 10 ⁷ m / sn ile 3 · 10 ⁷ m / sn arasında mertebeler .

İyonlaşma

Gazları iyonize etme, onları iletken gazlara dönüştürme kapasitesi yüksektir.

Kinetik enerji

Büyük kütlesinin ve hızının bir sonucu olarak kinetik enerjisi çok yüksektir.

Penetrasyon kapasitesi

Düşük penetrasyon kapasitesine sahiptirler. Atmosferde, büyük kütleleri ve elektrik yüklerinin bir sonucu olarak farklı moleküllerle etkileşime girdiklerinde hızla hız kaybederler.

Alfa bozunması

Alfa bozunması veya alfa bozunması, bir alfa parçacığının emisyonundan oluşan bir tür radyoaktif bozunmadır.

Bu olduğunda, radyoaktif çekirdek, kütle sayısının dört birim ve atom numarasının iki birim azaldığını görür.

Genel olarak süreç şu şekildedir:

^A _Z X → ^A-4 _Z-2 Y + ⁴ ₂ He

Alfa bozunması normalde daha ağır çekirdeklerde meydana gelir. Teorik olarak, yalnızca nükleon başına toplam bağlanma enerjisinin artık minimum olmadığı nikelden biraz daha ağır çekirdeklerde meydana gelebilir.

Bilinen en hafif alfa yayan çekirdekler, tellürün en düşük kütle izotoplarıdır. Dolayısıyla, tellür 106 ( ¹⁰⁶ Te), doğada alfa bozunmasının meydana geldiği en hafif izotoptur. Ancak, istisnai olarak ⁸ Be iki alfa parçacığına bölünebilir.

Alfa parçacıkları nispeten ağır ve pozitif yüklü olduklarından, ortalama serbest yolları çok kısadır, bu nedenle yayma kaynağından kısa bir mesafede kinetik enerjilerini hızla kaybederler.

Uranyum çekirdeklerinden alfa bozunması

Uranyumda çok yaygın bir alfa bozunması vakası meydana gelir. Uranyum, doğada bulunan en ağır kimyasal elementtir.

Doğal haliyle uranyum, üç izotopta bulunur: uranyum-234 (% 0.01), uranyum-235 (% 0.71) ve uranyum-238 (% 99.28). En bol uranyum izotopu için alfa bozunma süreci aşağıdaki gibidir:

²³⁸ ₉₂ U → ²³⁴ ₉₀ Th + ⁴ ₂ He

Helyum

Şu anda Dünya'da var olan tüm helyumun kaynağı, farklı radyoaktif elementlerin alfa bozunma süreçlerinden kaynaklanmaktadır.

Bu nedenle genellikle uranyum veya toryum yönünden zengin maden yataklarında bulunur. Aynı şekilde doğalgaz çıkarma kuyuları ile de ilişkilidir.

Alfa Parçacıklarının Toksisitesi ve Sağlık Tehlikeleri

Genel olarak, harici alfa radyasyonu sağlık için bir risk oluşturmaz, çünkü alfa parçacıkları yalnızca birkaç santimetrelik mesafeler kat edebilir.

Bu şekilde alfa parçacıkları, sadece birkaç santimetre havada bulunan gazlar tarafından veya bir kişinin ince dış ölü derisi tabakası tarafından emilerek insan sağlığına herhangi bir risk oluşturması engellenir.

Bununla birlikte, alfa parçacıkları yutulduğunda veya solunduğunda sağlık için çok tehlikelidir.

Bunun nedeni, çok az nüfuz etme gücüne sahip olmalarına rağmen, radyoaktif bir kaynak tarafından yayılan en ağır atomik parçacıklar oldukları için etkilerinin çok büyük olmasıdır.

Uygulamalar

Alfa parçacıklarının farklı uygulamaları vardır. En önemlilerinden bazıları şunlardır:

- Kanser tedavisi.

- Endüstriyel uygulamalarda statik elektriğin giderilmesi.

- Duman dedektörlerinde kullanın.

- Uydular ve uzay aracı için yakıt kaynağı.

- Kalp pilleri için güç kaynağı.

- Uzak sensör istasyonları için güç kaynağı.

- Sismik ve oşinografik cihazlar için güç kaynağı.

Görüldüğü gibi, alfa parçacıklarının çok yaygın kullanımı, farklı uygulamalar için bir enerji kaynağıdır.

Dahası, günümüzde alfa parçacıklarının ana uygulamalarından biri nükleer araştırmada mermilerdir.

İlk olarak, alfa parçacıkları iyonizasyonla (yani elektronları helyum atomlarından ayırarak) üretilir. Daha sonra bu alfa parçacıkları yüksek enerjilere hızlandırılır.

Referanslar

1. Alfa parçacığı (nd). Wikipedia'da. 17 Nisan 2018'de en.wikipedia.org adresinden alındı.
2. Alfa bozunması (nd). Wikipedia'da. 17 Nisan 2018'de en.wikipedia.org adresinden alındı.
3. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Kuantum Fiziği: Atomlar, Moleküller, Katılar, Çekirdekler ve Parçacıklar. Meksika DF: Limusa.
4. Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph (2002). Modern Fizik (4. baskı). WH Freeman.
5. Krane Kenneth S. (1988). Giriş Nükleer Fiziği. John Wiley & Sons.
6. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Kuantum Fiziği: Atomlar, Moleküller, Katılar, Çekirdekler ve Parçacıklar. Meksika DF: Limusa.