Άλφα, Βήτα και Γάμμα
Αυτή η ηλεκτρονική μονογραφία εισάγει έναν προπτυχιακό στις διασπάσεις Άλφα, Βήτα και Γάμμα. Ξεκινώντας με μια συζήτηση για τα χαρακτηριστικά της διάσπασης άλφα, την κινηματική της διάσπασης άλφα, την ενέργεια των σωματιδίων άλφα, την περιοχή σωματιδίων άλφα, τον νόμο Geiger-Nuttall, και η θεωρία Gamow της διάσπασης άλφα επανεξετάζονται. Τα είδη της διάσπασης βήτα, του φάσματος της βήτα διάσπασης, της θεωρίας των νετρίνων και της κινηματικής της διάσπασης βήτα (τιμή Q) διερευνώνται όλα. Παρέχεται επίσης μια σύνοψη της ανίχνευσης των αντινετρίνων, καθώς και της δομής της ορμής και των φασμάτων ενέργειας. Ξεκινώντας με την εκπομπή ακτίνων γάμμα και την κινηματική, γίνεται ποιοτική επεξεργασία των κριτηρίων επιλογής διάσπασης, της πολυπολικότητας και της εσωτερικής μετατροπής.
Ανακάλυψη της ακτινοβολίας Άλφα, Βήτα και Γάμμα
Πίσω από αυτό που τώρα αποκαλούμε ακτινοβολία άλφα, βήτα και γάμμα βρίσκεται μια ακολουθία επιστημονικών ανακαλύψεων που έγιναν από τέσσερις επιστήμονες:Το 1896, ο Henri Becquerel έκανε μια ακούσια ανακάλυψη της ραδιενέργειας. Όταν η Marie και ο Pierre Curie ξεκίνησαν την έρευνα για τα φαινόμενα που βρήκε ο Becquerel, επινόησε το όνομα «ραδιενέργεια». Οι Curies ανακάλυψαν ότι το υπόλοιπο μετάλλευμα ήταν πιο ενεργό από το ουράνιο μετά την εξαγωγή καθαρού ουρανίου από αυτό. Φυσικά, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι το μετάλλευμα περιλάμβανε ραδιενεργά στοιχεία εκτός από το ουράνιο. Αυτός είναι ο απολογισμός του πώς ανακαλύφθηκαν το πολώνιο και το ράδιο. Χρειάστηκαν άλλα τέσσερα χρόνια για να διαχωριστεί το πολώνιο και το ράδιο από το μετάλλευμα προκειμένου να εξεταστούν τα χημικά τους χαρακτηριστικά. Κατά τη διάρκεια των πειραμάτων του με ραδιενεργές χημικές ουσίες, ο Ernest Rutherford βρήκε τρία είδη εκπομπών. Τα έτη 1900 και 1903 Τους έδωσε τα ονόματα ακτινοβολία άλφα, βήτα και γάμμα. Η δύναμή τους να διαπερνούν την ύλη διαφέρει. Τι είναι ένα σωματίδιο Άλφα;
Τα σωματίδια άλφα αποτελούνται από δύο πρωτόνια και δύο νετρόνια που είναι στενά συνδεδεμένα μεταξύ τους. Απελευθερώνονται από τον πυρήνα ορισμένων ραδιονουκλεϊδίων κατά τη διάσπαση άλφα, ένα είδος ραδιενεργής διάσπασης. Ένα σωματίδιο άλφα είναι ο πυρήνας ενός κανονικού (ατομικής μάζας τεσσάρων) ατόμου ηλίου, επίσης γνωστό ως διπλά ιονισμένο άτομο ηλίου. Τα σωματίδια άλφα (επίσης γνωστά ως ακτινοβολία άλφα ή ακτίνες άλφα) ήταν η πρώτη πυρηνική ακτινοβολία που ανακαλύφθηκε, ακολουθούμενα από σωματίδια βήτα και ακτίνες γάμμα. Ιδιότητες του σωματιδίου Άλφα
Σε σύγκριση με άλλους τύπους πυρηνικής ακτινοβολίας, τα σωματίδια άλφα είναι συγκριτικά υποτονικά και βαριά. Τα σωματίδια έχουν μάζα περίπου συγκρίσιμη με τέσσερα πρωτόνια και κινούνται με 5 έως 7% της ταχύτητας του φωτός, ή 20.000.000 μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Επειδή τα σωματίδια άλφα είναι έντονα ιοντικά, δεν μπορούν να διεισδύσουν πολύ μακριά στην ύλη και ηρεμούν από λίγα εκατοστά αέρα ή λιγότερο από το ένα δέκατο του χιλιοστού βιολογικού ιστού. Τι είναι ένα σωματίδιο Beta;
Ένας πυρήνας με ασταθή αναλογία νετρονίων-πρωτονίου μπορεί να διασπαστεί εκπέμποντας ένα ηλεκτρόνιο υψηλής ταχύτητας γνωστό ως σωματίδιο βήτα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια καθαρή αλλαγή μιας μονάδας ατομικού αριθμού (Z). Τα σωματίδια βήτα έχουν αρνητικό φορτίο και τα σωματίδια βήτα που παράγονται από ένα συγκεκριμένο ραδιονουκλίδιο θα έχουν ενεργειακό εύρος που κυμαίνεται από σχεδόν μηδέν έως μια μέγιστη τιμή που είναι διακριτή της μεμονωμένης μεταστοιχείωσης. Ιδιότητες του σωματιδίου Beta
Λόγω της χαμηλής μάζας τους, χάνουν γρήγορα ενέργεια όταν έρχονται σε επαφή με την ύλη και ταξιδεύουν με τυχαίο τρόπο μέσω του αέρα ή άλλων πραγμάτων. Τα σωματίδια βήτα είναι πολύ λιγότερο ιοντικά από τα σωματίδια άλφα και, ως εκ τούτου, προκαλούν πολύ λιγότερη ζημιά για την ίδια ποσότητα της εναπόθεσης ενέργειας. Έχουν γενικά εύρος αέρα δεκάδων εκατοστών (εξαρτάται από την ενέργεια) και εύρος υλικών μερικών χιλιοστών. Τι είναι η ακτίνα γάμμα;
Όταν ένας πυρήνας ενεργοποιείται, μπορεί να απελευθερώσει ένα ή περισσότερα φωτόνια (πακέτα ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας) με διακριτή ενέργεια. Η εκπομπή των ακτίνων γάμμα δεν επηρεάζει την ποσότητα των πρωτονίων ή των νετρονίων στον πυρήνα, αλλά μάλλον μετατοπίζει τον πυρήνα από μια υψηλότερη σε μια χαμηλότερη ενεργειακή κατάσταση (ασταθής σε σταθερή). Η εκπομπή ακτίνων γάμμα είναι ένα κοινό υποπροϊόν της διάσπασης βήτα, της διάσπασης άλφα και άλλων διεργασιών πυρηνικής διάσπασης. Ιδιότητες των ακτίνων γάμμα
Η ακτινοβολία γάμμα είναι ένα είδος ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας (EMR). Είναι πανομοιότυπα με τις ακτίνες Χ, με την εξαίρεση ότι απελευθερώνονται από έναν διεγερμένο πυρήνα. Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία μπορεί να θεωρηθεί ως ένα ρεύμα φωτονίων, τα οποία είναι σωματίδια χωρίς μάζα που ρέουν με κυματοειδές μοτίβο με την ταχύτητα του φωτός. Κάθε φωτόνιο έχει μια ορισμένη ποσότητα (ή δέσμη) ενέργειας και όλη η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία αποτελείται από φωτόνια. Τα φωτόνια ακτίνων γάμμα περιέχουν την περισσότερη ενέργεια στο φάσμα EMR και το μικρότερο μήκος κύματος. Συμπέρασμα
Ξεκινώντας με μια συζήτηση για τα χαρακτηριστικά της διάσπασης άλφα, ανασκοπούνται η κινηματική της διάσπασης άλφα, η ενέργεια των σωματιδίων άλφα, η περιοχή σωματιδίων άλφα, ο νόμος Geiger-Nuttall και η θεωρία Gamow της διάσπασης άλφα. Παρέχεται επίσης μια σύνοψη της ανίχνευσης των αντινετρίνων, καθώς και της δομής της ορμής και των φασμάτων ενέργειας. Η ανακάλυψη της ακτινοβολίας Άλφα, Βήτα και Γάμμα πίσω από αυτό που τώρα αποκαλούμε ακτινοβολία άλφα, βήτα και γάμμα είναι μια ακολουθία επιστημονικών ανακαλύψεων που έγιναν από τέσσερις επιστήμονες, η οποία επίσης συζητείται λεπτομερώς σε αυτό το άρθρο. Καλύπτονται επίσης γενικά ερωτήματα, όπως ποιες είναι οι ιδιότητες των σωματιδίων Άλφα, των σωματιδίων Βήτα και οι ιδιότητες των ακτίνων γάμμα.
