V sobotu 2. listopadu proběhla mohutná oslava naší plnoletosti !!
Multimediaexpo.cz je již 18 let na českém internetu !!

Alfa částice

Z Multimediaexpo.cz

(Rozdíly mezi verzemi)
(+ Výrazné vylepšení)
m (Nahrazení textu „</math>“ textem „\)</big>“)
 
(Nejsou zobrazeny 3 mezilehlé verze.)
Řádka 1: Řádka 1:
-
{{Wikipedia-cs|Alfa částice|700}}
+
[[Soubor:Alpha Decay.png|thumb|250px|'''Částice alfa''' (2007)<br />Klasifikace: bosony<br />Symbol(y): α, α2+, He2+<br />Složení: 2 protony, 2 neutrony]]
 +
Jako '''částice alfa''' se v [[fyzika částic|částicové fyzice]] označuje [[atomové jádro|jádro]] [[helium|helia]]-4 (na rozdíl od ''helionu'', jádra helia-3). Jde vlastně o [[atom]] [[helium-4|helia-4]], z něhož byl odstraněn [[elektronový obal]].
 +
Alfa částice se označuje symbolem [[Alfa (písmeno)|α]] nebo He<sup>2+</sup>.
 +
 +
Alfa částici tvoří dva [[proton]]y a dva [[neutron]]y (alfa částice je tedy kladně nabitá s [[elektrický náboj|elektrickým nábojem]] ''+2e'').
 +
 +
Proud α částic se označuje jako '''záření alfa''', z historických důvodů, a to i přesto, že vlastně nejde o [[elektromagnetické záření]]: Nejde o [[foton]]y, ale [[částice]] s nenulovou [[klidová hmotnost|klidovou hmotností]], proto se nemohou pohybovat [[rychlost světla|rychlostí světla]], ale pouze nižšími [[rychlost]]mi.
 +
 +
Nuklid vzniklý rozpadem alfa má z důvodu zachování nukleonového čísla a elektrického náboje [[protonové číslo]] o 2 nižší, je tedy v periodické soustavě prvků posunut, vzhledem k původnímu jádru, o dvě místa vlevo.
 +
 +
== Vlastnosti ==
 +
Vzhledem k velikosti částic alfa záření jde o nejslabší druh [[jaderné záření|jaderného záření]], který může být odstíněn i listem [[papír]]u.
 +
 +
Alfa částice se pohybují poměrně pomalu a mají malou pronikavost, ale zato mají silné ionizační účinky na okolí.
 +
 +
[[protonové číslo|Protonové]] i [[neutronové číslo]] α částice je rovno 2..
 +
 +
Alfa částice sehrála důležitou úlohu při [[Ernest Rutherford|Rutherfordových]] [[experiment]]ech, které vedly ke vzniku [[Planetární model atomu|planetárního modelu atomu]], což významně ovlivnilo znalosti o struktuře [[atom]]u.
 +
 +
Z hlediska působení na [[člověk|člověka]] se dělí na vnější a vnitřní.
 +
 +
Vnější záření alfa je považováno za neškodné, neboť je pohlceno kožními buňkami dlaždicového [[Epitelová tkáň|epitele]], díky čemuž je znemožněn účinek na [[buňka|buňky]], které se mohou dělit.
 +
 +
Vnitřním zářením je naopak myšleno působení na části [[Organismus|organismu]], které nejsou kryté [[kůže|kůží]], jako například [[plíce]]. Zde může alfa záření poškodit [[DNA]], díky čemuž se buňka může začít nekontrolovaně dělit. Následně dochází ke vzniku [[Rakovina|rakoviny]].
 +
 +
Zdroji alfa záření mohou být různé [[Chemický prvek|prvky]] a [[Látka (chemie)|látky]] pevného, kapalného i plynného [[skupenství]]. Z prvků v pevném skupenství se jedná například o u[[Uran (prvek)|ran]] či r[[Radium|adium]], v plynném můžeme zmínit velice známého zástupce r[[Radon|adon]], který se shromažďuje ve špatně větraných prostorách, jako jsou [[Důl|doly]], [[jeskyně]], či [[domácnost|domácnosti]]. Jelikož zde může Radon zvyšovat pravděpodobnost výskytu rakoviny, je jeho hodnota kontrolována v průběhu vyřizování [[stavební povolení|stavebního povolení]].
 +
 +
Vlastnosti Alfa záření jsou využívány také k léčení. Jeho působení v určitých dávkách aktivuje obranné mechanismy buněk, případně nastartuje proces vedoucí k jejich zániku. V [[Česká republika|České republice]] je možné využít například léčebné [[lázně]] v [[Jáchymov|Jáchymově]].
 +
 +
== Vznik ==
 +
Radioaktivní přeměna alfa představuje přeměnu izotopu těžkého prvku doprovázenou emisí částice alfa a uvolněním energie odpovídající hmotnostnímu úbytku v systému. Obecný zápis přeměny alfa je:
 +
 +
:<big>\({}^{A}_{Z} \mathrm {X} \to {}^{A-4}_{Z-2} \mathrm {Y} + {}^{4}_{2} \mathrm {He} + \Delta E \)</big>.
 +
 +
* X a Y jsou jádra izotopů před a po přeměně alfa
 +
* E je energetický výtěžek z jedné přeměny ve formě kinetické energie částice alfa a v malé míře také kinetické energie vzniklého jádra (v souladu ze zákonem zachování hybnosti).
 +
 +
Příklad:
 +
 +
<big>\({}^{226}_{88} \mathrm {Ra} \to {}^{222}_{86} \mathrm {Rn} + {}^{4}_{2} \mathrm {He} + \Delta E \)</big>
 +
 +
Vzhledem ke kladné hodnotě E se nabízí otázka, proč se během krátké doby nerozpadnou všechna jádra uvažovaného izotopu.
 +
Je to dáno výškou potenciálové bariéry, která je vyšší, než je celková energie částice alfa. Podle klasické fyziky by částice neměla opustit nikdy jádro. Výška potenciálové bariéry je definována přitažlivou [[Silná interakce|jadernou silou]] a odpudivou [[Elektromagnetická interakce|elektromagnetickou interakcí]].
 +
 +
Rozpad alfa je ale ve skutečnosti výsledkem [[Tunelový jev|tunelování]] [[potenciálová bariéra|potenciálové bariéry]]. Tunelovaní je extrémně nepravděpodobný jev.
 +
 +
Pro představu jak funguje vznik alfa částice si zvolme jako příklad jádro [[uran (prvek)|uranu]] <sup>238</sup>U , ve kterém se alfa částice vytvoří uvnitř jádra předtím než z jádra unikne. Ve skutečnosti je tento proces mnohem složitější.
 +
 +
[[Poločas rozpadu]] <sup>238</sup>U je velmi dlouhý, což vyplývá z faktu, že potenciálová bariéra je velice "neprostupná". Částice alfa, pohybující se uvnitř jádra, musí narazit na vnitřní stěnu bariéry v průměru přibližně 10<sup>38</sup>krát, než se jí podaří uniknout tunelováním. Toto číslo odpovídá '''10<sup>21</sup> nárazům za sekundu po dobu 4x10<sup>9</sup> let''' .
 +
 +
Zaznamenatelné jsou ale pouze částice kterým se podaří uniknout.
 +
 +
Při alfa rozpadu se z jádra atomu uvolní společně dva neutrony a dva protony. Tato alfa částice se začne pohybovat od mateřského jádra.
 +
 +
Částice alfa jsou vyzařovány některými [[radioaktivita|radioaktivními]] jádry atomů, tzv. '''alfa-zářiči'''.
 +
 +
Počáteční rychlost (a tedy i energie) uvolňovaných částic alfa je charakteristická pro každý [[izotop]]. Pokud na částice záření působí elektrické nebo magnetické pole, lze tuto rychlost určit a tak konkrétní izotop detekovat. Z technických důvodů se užívá magnetické pole a výsledku měření se říká [[magnetické spektrum]].
 +
 +
== Historie objevu ==
 +
Počátkem roku 1896 se Henri Becquerel dozvěděl o Röntgenově objevu záření. Inspirován tímto objevem, vzápětí pozoroval sám zčernání fotografické desky, na níž je položena nádoba se solí uranu. Svůj objev zveřejnil 2. března 1896 na zasedání pařížské Akademie. Postupnými pokusy vyvrátil hypotézu, že se jedná o druh fluorescence soli a dokázal, že záření způsobuje kovový uran (přednesl 18. 5. 1896).
 +
 +
Po objeviteli bylo tenkrát záření pojmenováno '''Becquerelovy paprsky'''. O dva roky později učinili objev stejného záření [[thorium|thoria]] G. C. Schmidt v Německu a s malým zpožděním nezávisle [[Maria Curie-Skłodowska|Marie Curie]] ve Francii. Důkaz toho, že Becquerelovy paprsky jsou jádra hélia podal v roce [[1908]] [[Ernest Rutherford]]. Uranová sůl byla zatavená ve speciální velmi tenké kapiláře (aby sklo hélium nepohltilo) a uzavřena ve vakuové baňce. Po několika dnech byly v baňce spektroskopicky detekovány stopy hélia.
 +
 +
== Související články ==
 +
* [[Částice]]
 +
* [[Záření beta]]
 +
* [[Gama záření|Záření gama]]
 +
 +
== Externí odkazy ==
 +
* [http://www.pf.jcu.cz/stru/katedry/fyzika/prof/Svadlenkova/Ucinky%20a%20druhy%20zareni.pdf Účinky a druhy záření, technická fyzika, učebnice pro VŠ na pf.jcu.cz]
 +
* [http://zdravi.e15.cz/clanek/priloha-lekarske-listy/jachymovske-radonove-koupele-140040 Jáchymovské radonové koupele, zdravi.e15.cz]
 +
* [http://www.wellnessair.cz/je-alfa-zareni-skodlive-lidskemu-organismu Je alfa záření škodlivé lidskému organismu, www.wellnessair.cz]
 +
* [http://www.radonpozemky.cz/mereni-radonu-stanoveni-radonoveho-indexu-pozemku/ Měření radonu www.radonpozemky.cz]
 +
 +
 +
{{Commonscat}}{{Článek z Wikipedie}}
[[Kategorie:Fyzika částic]]
[[Kategorie:Fyzika částic]]
[[Kategorie:Radioaktivita]]
[[Kategorie:Radioaktivita]]
[[Kategorie:Záření]]
[[Kategorie:Záření]]

Aktuální verze z 14. 8. 2022, 14:51

Částice alfa (2007)
Klasifikace: bosony
Symbol(y): α, α2+, He2+
Složení: 2 protony, 2 neutrony

Jako částice alfa se v částicové fyzice označuje jádro helia-4 (na rozdíl od helionu, jádra helia-3). Jde vlastně o atom helia-4, z něhož byl odstraněn elektronový obal.

Alfa částice se označuje symbolem α nebo He2+.

Alfa částici tvoří dva protony a dva neutrony (alfa částice je tedy kladně nabitá s elektrickým nábojem +2e).

Proud α částic se označuje jako záření alfa, z historických důvodů, a to i přesto, že vlastně nejde o elektromagnetické záření: Nejde o fotony, ale částice s nenulovou klidovou hmotností, proto se nemohou pohybovat rychlostí světla, ale pouze nižšími rychlostmi.

Nuklid vzniklý rozpadem alfa má z důvodu zachování nukleonového čísla a elektrického náboje protonové číslo o 2 nižší, je tedy v periodické soustavě prvků posunut, vzhledem k původnímu jádru, o dvě místa vlevo.

Obsah

Vlastnosti

Vzhledem k velikosti částic alfa záření jde o nejslabší druh jaderného záření, který může být odstíněn i listem papíru.

Alfa částice se pohybují poměrně pomalu a mají malou pronikavost, ale zato mají silné ionizační účinky na okolí.

Protonové i neutronové číslo α částice je rovno 2..

Alfa částice sehrála důležitou úlohu při Rutherfordových experimentech, které vedly ke vzniku planetárního modelu atomu, což významně ovlivnilo znalosti o struktuře atomu.

Z hlediska působení na člověka se dělí na vnější a vnitřní.

Vnější záření alfa je považováno za neškodné, neboť je pohlceno kožními buňkami dlaždicového epitele, díky čemuž je znemožněn účinek na buňky, které se mohou dělit.

Vnitřním zářením je naopak myšleno působení na části organismu, které nejsou kryté kůží, jako například plíce. Zde může alfa záření poškodit DNA, díky čemuž se buňka může začít nekontrolovaně dělit. Následně dochází ke vzniku rakoviny.

Zdroji alfa záření mohou být různé prvky a látky pevného, kapalného i plynného skupenství. Z prvků v pevném skupenství se jedná například o uran či radium, v plynném můžeme zmínit velice známého zástupce radon, který se shromažďuje ve špatně větraných prostorách, jako jsou doly, jeskyně, či domácnosti. Jelikož zde může Radon zvyšovat pravděpodobnost výskytu rakoviny, je jeho hodnota kontrolována v průběhu vyřizování stavebního povolení.

Vlastnosti Alfa záření jsou využívány také k léčení. Jeho působení v určitých dávkách aktivuje obranné mechanismy buněk, případně nastartuje proces vedoucí k jejich zániku. V České republice je možné využít například léčebné lázně v Jáchymově.

Vznik

Radioaktivní přeměna alfa představuje přeměnu izotopu těžkého prvku doprovázenou emisí částice alfa a uvolněním energie odpovídající hmotnostnímu úbytku v systému. Obecný zápis přeměny alfa je:

\({}^{A}_{Z} \mathrm {X} \to {}^{A-4}_{Z-2} \mathrm {Y} + {}^{4}_{2} \mathrm {He} + \Delta E \).
  • X a Y jsou jádra izotopů před a po přeměně alfa
  • E je energetický výtěžek z jedné přeměny ve formě kinetické energie částice alfa a v malé míře také kinetické energie vzniklého jádra (v souladu ze zákonem zachování hybnosti).

Příklad:

\({}^{226}_{88} \mathrm {Ra} \to {}^{222}_{86} \mathrm {Rn} + {}^{4}_{2} \mathrm {He} + \Delta E \)

Vzhledem ke kladné hodnotě E se nabízí otázka, proč se během krátké doby nerozpadnou všechna jádra uvažovaného izotopu. Je to dáno výškou potenciálové bariéry, která je vyšší, než je celková energie částice alfa. Podle klasické fyziky by částice neměla opustit nikdy jádro. Výška potenciálové bariéry je definována přitažlivou jadernou silou a odpudivou elektromagnetickou interakcí.

Rozpad alfa je ale ve skutečnosti výsledkem tunelování potenciálové bariéry. Tunelovaní je extrémně nepravděpodobný jev.

Pro představu jak funguje vznik alfa částice si zvolme jako příklad jádro uranu 238U , ve kterém se alfa částice vytvoří uvnitř jádra předtím než z jádra unikne. Ve skutečnosti je tento proces mnohem složitější.

Poločas rozpadu 238U je velmi dlouhý, což vyplývá z faktu, že potenciálová bariéra je velice "neprostupná". Částice alfa, pohybující se uvnitř jádra, musí narazit na vnitřní stěnu bariéry v průměru přibližně 1038krát, než se jí podaří uniknout tunelováním. Toto číslo odpovídá 1021 nárazům za sekundu po dobu 4x109 let .

Zaznamenatelné jsou ale pouze částice kterým se podaří uniknout.

Při alfa rozpadu se z jádra atomu uvolní společně dva neutrony a dva protony. Tato alfa částice se začne pohybovat od mateřského jádra.

Částice alfa jsou vyzařovány některými radioaktivními jádry atomů, tzv. alfa-zářiči.

Počáteční rychlost (a tedy i energie) uvolňovaných částic alfa je charakteristická pro každý izotop. Pokud na částice záření působí elektrické nebo magnetické pole, lze tuto rychlost určit a tak konkrétní izotop detekovat. Z technických důvodů se užívá magnetické pole a výsledku měření se říká magnetické spektrum.

Historie objevu

Počátkem roku 1896 se Henri Becquerel dozvěděl o Röntgenově objevu záření. Inspirován tímto objevem, vzápětí pozoroval sám zčernání fotografické desky, na níž je položena nádoba se solí uranu. Svůj objev zveřejnil 2. března 1896 na zasedání pařížské Akademie. Postupnými pokusy vyvrátil hypotézu, že se jedná o druh fluorescence soli a dokázal, že záření způsobuje kovový uran (přednesl 18. 5. 1896).

Po objeviteli bylo tenkrát záření pojmenováno Becquerelovy paprsky. O dva roky později učinili objev stejného záření thoria G. C. Schmidt v Německu a s malým zpožděním nezávisle Marie Curie ve Francii. Důkaz toho, že Becquerelovy paprsky jsou jádra hélia podal v roce 1908 Ernest Rutherford. Uranová sůl byla zatavená ve speciální velmi tenké kapiláře (aby sklo hélium nepohltilo) a uzavřena ve vakuové baňce. Po několika dnech byly v baňce spektroskopicky detekovány stopy hélia.

Související články

Externí odkazy


Commons nabízí fotografie, obrázky a videa k tématu
Alfa částice
Citováno z „http://ww.multimediaexpo.cz/mmecz/index.php/Alfa_%C4%8D%C3%A1stice“