Partikel Alpha: Penemuan, Karakteristik, Aplikasi
Partikel alfa (atau partikel a) adalah inti atom helium terionisasi yang, oleh karena itu, kehilangan elektronnya. Inti helium terdiri dari dua proton dan dua neutron. Kemudian, partikel-partikel ini memiliki muatan listrik positif yang nilainya dua kali muatan elektron, dan massa atomnya adalah 4 unit massa atom.
Partikel alfa dipancarkan secara spontan oleh zat radioaktif tertentu. Dalam kasus Bumi, sumber alami utama yang diketahui dari emisi radiasi alpha adalah gas radon. Radon adalah gas radioaktif yang ada di tanah, air, udara dan di beberapa batu.
Penemuan
Itu sepanjang tahun 1899 dan 1900 ketika fisikawan Ernest Rutherford (yang bekerja di McGill University di Montreal, Kanada) dan Paul Villard (yang bekerja di Paris) membedakan tiga jenis radicación, yang disebut oleh Rutherford sendiri sebagai: alfa, beta, dan gamma.
Perbedaan itu dibuat berdasarkan kemampuannya untuk menembus objek dan penyimpangan mereka karena medan magnet. Berdasarkan sifat-sifat ini, Rutherford mendefinisikan sinar alpha sebagai yang memiliki kapasitas penetrasi yang lebih rendah pada objek biasa.
Dengan demikian, karya Rutherford termasuk pengukuran rasio massa partikel alfa terhadap muatannya. Pengukuran ini membawanya untuk menetapkan hipotesis bahwa partikel alfa adalah ion helium bermuatan dua kali lipat.
Akhirnya, pada tahun 1907 Ernest Rutherford dan Thomas Royds mampu menunjukkan bahwa hipotesis yang dibuat oleh Rutherford adalah benar, sehingga menunjukkan bahwa partikel alfa adalah ion helium terionisasi.
Fitur
Beberapa karakteristik utama partikel alfa adalah sebagai berikut:
Massa atom
4 unit massa atom; yaitu, 6, 68 ∙ 10-27 kg.
Memuat
Positif, dua kali muatan elektron, atau apa yang sama: 3, 2 ∙ 10-19 C.
Kecepatan
Dari urutan antara 1, 5 · 107 m / s dan 3 · 107 m / s.
Ionisasi
Mereka memiliki kapasitas tinggi untuk mengionisasi gas, mengubahnya menjadi gas konduktif.
Energi kinetik
Energi kinetiknya sangat tinggi karena massa dan kecepatannya yang besar.
Kapasitas penetrasi
Mereka memiliki kapasitas penetrasi yang rendah. Di atmosfer mereka dengan cepat kehilangan kecepatan ketika berinteraksi dengan molekul yang berbeda sebagai akibat dari massa dan muatan listrik yang besar.
Pembusukan alfa
Peluruhan alfa atau peluruhan alfa adalah jenis peluruhan radioaktif yang terdiri dari emisi partikel alfa.
Ketika ini terjadi, inti radioaktif melihat jumlah massanya berkurang empat unit dan nomor atomnya dua unit.
Secara umum, prosesnya adalah sebagai berikut:
A Z X → A-4 Z-2 Y + 4 2 He
Peluruhan alfa biasanya terjadi pada inti yang lebih berat. Secara teoritis, itu hanya dapat terjadi pada inti yang agak lebih berat dari nikel, di mana energi ikat umum per nukleon tidak lagi minimal.
Nuklei paling ringan yang dipancarkan partikel alpha yang diketahui adalah isotop massa telurium yang lebih rendah. Dengan demikian, telurium 106 (106Te) adalah isotop paling ringan di mana peluruhan alfa terjadi di alam. Namun, secara luar biasa 8Be dapat dipecah menjadi dua partikel alfa.
Karena partikel alfa relatif berat dan bermuatan positif, jalur bebas rata-rata mereka sangat pendek, sehingga mereka dengan cepat kehilangan energi kinetiknya pada jarak pendek dari sumbernya.
Peluruhan alfa dari inti uranium
Kasus peluruhan alfa yang sangat umum terjadi di uranium. Uranium adalah unsur kimia terberat yang ditemukan di alam.
Dalam bentuk alami, uranium terjadi dalam tiga isotop: uranium-234 (0, 01%), uranium-235 (0, 71%), dan uranium-238 (99, 28%). Proses peluruhan alfa untuk isotop uranium paling banyak adalah sebagai berikut:
238 92 U → 234 90 Th +4 2 He
Helio
Semua helium yang saat ini ada di Bumi berasal dari proses peluruhan alfa dari berbagai unsur radioaktif.
Karena alasan ini, biasanya ditemukan dalam endapan mineral yang kaya uranium atau thorium. Demikian pula, itu juga muncul terkait dengan sumur ekstraksi gas alam.
Risiko toksisitas dan kesehatan partikel alfa
Secara umum, radiasi alfa eksternal tidak menimbulkan risiko kesehatan, karena partikel alfa hanya dapat menempuh jarak beberapa sentimeter.
Dengan cara ini, partikel alfa diserap oleh gas yang ada hanya dalam beberapa sentimeter udara atau oleh lapisan eksternal tipis kulit mati seseorang, sehingga menghindari risiko terhadap kesehatan manusia.
Namun, partikel alfa sangat berbahaya bagi kesehatan jika tertelan atau terhirup.
Ini karena, walaupun mereka memiliki daya penetrasi yang kecil, dampaknya sangat besar, karena mereka adalah partikel atom terberat yang dipancarkan oleh sumber radioaktif.
Aplikasi
Partikel alfa memiliki aplikasi yang berbeda. Beberapa yang paling penting adalah sebagai berikut:
- Perawatan kanker.
- Penghapusan listrik statis dalam aplikasi industri.
- Gunakan detektor asap.
- Sumber bahan bakar untuk satelit dan pesawat ruang angkasa.
- Sumber daya untuk alat pacu jantung.
- Sumber daya untuk stasiun sensor jarak jauh.
- Sumber energi untuk perangkat seismik dan oseanografi.
Seperti dapat dilihat, penggunaan partikel alfa yang sangat umum adalah sebagai sumber energi untuk aplikasi yang berbeda.
Selain itu, saat ini salah satu aplikasi utama partikel alfa adalah sebagai proyektil dalam penelitian nuklir.
Pertama, partikel alfa diproduksi oleh ionisasi (yaitu, memisahkan elektron dari atom helium). Selanjutnya, partikel alfa ini dipercepat pada energi tinggi.
