PARTICELLE ALFA: SCOPERTA, CARATTERISTICHE, APPLICAZIONI - FISICO - 2026

Le particelle alfa (o particelle α) sono nuclei di atomi di elio ionizzati quindi hanno perso elettroni. I nuclei di elio sono costituiti da due protoni e due neutroni. Quindi queste particelle hanno una carica elettrica positiva il cui valore è il doppio della carica dell'elettrone e la loro massa atomica è di 4 unità di massa atomica.

Le particelle alfa vengono emesse spontaneamente da alcune sostanze radioattive. Nel caso della Terra, la principale fonte naturale nota di emissione di radiazioni alfa è il gas radon. Il radon è un gas radioattivo presente nel suolo, nell'acqua, nell'aria e in alcune rocce.

Scoperta

Fu durante gli anni 1899 e 1900 quando i fisici Ernest Rutherford (che lavorò alla McGill University di Montreal, Canada) e Paul Villard (che lavorò a Parigi) differenziarono tre tipi di limatura, denominati dallo stesso Rutherford come: alfa, beta e gamma.

La distinzione è stata fatta in base alla loro capacità di penetrare negli oggetti e alla loro deflessione per effetto di un campo magnetico. In virtù di queste proprietà, Rutherford ha definito i raggi alfa come aventi la più bassa capacità di penetrazione negli oggetti ordinari.

Pertanto, il lavoro di Rutherford includeva misurazioni del rapporto tra la massa di una particella alfa rispetto alla sua carica. Queste misurazioni lo portarono a ipotizzare che le particelle alfa fossero ioni di elio a doppia carica.

Infine, nel 1907 Ernest Rutherford e Thomas Royds riuscirono a dimostrare che l'ipotesi stabilita da Rutherford era vera, dimostrando così che le particelle alfa erano ioni di elio doppiamente ionizzati.

caratteristiche

Alcune delle caratteristiche principali delle particelle alfa sono le seguenti:

Massa atomica

4 unità di massa atomica; cioè 6,68 ∙ ^10-27 kg.

Caricare

Positivo, il doppio della carica dell'elettrone o uguale: 3,2 ∙ ^10-19 C.

Velocità

Dell'ordine compreso tra 1,5 · 10 ⁷ m / se 3 · 10 ⁷ m / s.

Ionizzazione

Hanno un'elevata capacità di ionizzare i gas, trasformandoli in gas conduttivi.

Energia cinetica

La sua energia cinetica è molto elevata in conseguenza della sua grande massa e velocità.

Capacità di penetrazione

Hanno una bassa capacità di penetrazione. Nell'atmosfera perdono velocità rapidamente quando interagiscono con diverse molecole a causa della loro grande massa e carica elettrica.

Decadimento alfa

Il decadimento alfa o decadimento alfa è un tipo di decadimento radioattivo che consiste nell'emissione di una particella alfa.

Quando ciò accade, il nucleo radioattivo vede il suo numero di massa ridotto di quattro unità e il suo numero atomico di due unità.

In generale, il processo è il seguente:

^A _Z X → ^A-4 _Z-2 Y + ⁴ ₂ He

Il decadimento alfa si verifica normalmente nei nuclidi più pesanti. Teoricamente, può verificarsi solo in nuclei leggermente più pesanti del nichel, in cui l'energia di legame complessiva per nucleone non è più minima.

I nuclei emettitori alfa più leggeri conosciuti sono gli isotopi di massa più bassa del tellurio. Pertanto, il tellurio 106 ( ¹⁰⁶ Te) è l'isotopo più leggero in cui si verifica il decadimento alfa in natura. Tuttavia, eccezionalmente ⁸ Be può essere scomposto in due particelle alfa.

Poiché le particelle alfa sono relativamente pesanti e caricate positivamente, il loro percorso libero medio è molto breve, quindi perdono rapidamente la loro energia cinetica a breve distanza dalla sorgente di emissione.

Decadimento alfa dai nuclei di uranio

Un caso molto comune di decadimento alfa si verifica nell'uranio. L'uranio è l'elemento chimico più pesante trovato in natura.

Nella sua forma naturale, l'uranio si trova in tre isotopi: uranio-234 (0,01%), uranio-235 (0,71%) e uranio-238 (99,28%). Il processo di decadimento alfa per l'isotopo di uranio più abbondante è il seguente:

²³⁸ ₉₂ U → ²³⁴ ₉₀ Th + ⁴ ₂ He

Elio

Tutto l'elio attualmente esistente sulla Terra ha la sua origine nei processi di decadimento alfa di diversi elementi radioattivi.

Per questo motivo, si trova solitamente in depositi minerali ricchi di uranio o torio. Allo stesso modo, è anche associato ai pozzi di estrazione di gas naturale.

Tossicità e rischi per la salute delle particelle alfa

In generale, le radiazioni alfa esterne non rappresentano un rischio per la salute, poiché le particelle alfa possono percorrere solo distanze di pochi centimetri.

In questo modo, le particelle alfa vengono assorbite dai gas presenti in pochi centimetri d'aria o dal sottile strato esterno di pelle morta di una persona, impedendo loro di rappresentare un rischio per la salute umana.

Tuttavia, le particelle alfa sono molto pericolose per la salute se ingerite o inalate.

Questo perché, anche se hanno poco potere penetrante, il loro impatto è molto grande, poiché sono le particelle atomiche più pesanti emesse da una sorgente radioattiva.

applicazioni

Le particelle alfa hanno applicazioni diverse. Alcuni dei più importanti sono i seguenti:

- Trattamento per il cancro.

- Eliminazione dell'elettricità statica nelle applicazioni industriali.

- Utilizzo in rilevatori di fumo.

- Fonte di carburante per satelliti e veicoli spaziali.

- Fonte di alimentazione per pacemaker.

- Fonte di alimentazione per stazioni di sensori remoti.

- Fonte di alimentazione per dispositivi sismici e oceanografici.

Come si può vedere, un uso molto comune delle particelle alfa è come fonte di energia per diverse applicazioni.

Inoltre, una delle principali applicazioni delle particelle alfa oggi è come proiettili nella ricerca nucleare.

In primo luogo, le particelle alfa sono prodotte dalla ionizzazione (cioè separando gli elettroni dagli atomi di elio). Successivamente queste particelle alfa vengono accelerate ad energie elevate.

Riferimenti

1. Particella alfa (nd). In Wikipedia. Estratto il 17 aprile 2018 da en.wikipedia.org.
2. Decadimento alfa (nd). In Wikipedia. Estratto il 17 aprile 2018 da en.wikipedia.org.
3. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Fisica quantistica: atomi, molecole, solidi, nuclei e particelle. Messico DF: Limusa.
4. Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph (2002). Fisica moderna (4a ed.). WH Freeman.
5. Krane, Kenneth S. (1988). Fisica nucleare introduttiva. John Wiley & Sons.
6. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Fisica quantistica: atomi, molecole, solidi, nuclei e particelle. Messico DF: Limusa.