Какво представляват алфа, бета и гама частиците?

Алфа, бета, гама лъчи: Това почти звучи като слоган на филм от старата школа за извънземни от космоса, наскоро пристигнали на Земята с техните ултра-високотехнологични приспособления (и надяваме се топло разположение). В действителност това не е твърде далеч. Алфа, бета и гама лъчението са истински обекти във физическия свят и си струва да се избягват, когато можете да го управлявате.

Вероятно знаете, че различните видове атоми могат да се обединят чрез процеса на химическо свързване, за да създадат молекули. Например два водородни атома (Н в периодичната таблица на елементите) и един кислороден атом (О) могат да се комбинират, за да образуват водна молекула (Н₂О). Тази молекула може да бъде разбита на йони H + и OH - чрез разрушаване на една от O-H връзките.

В химическите връзки електроните от различни атоми си взаимодействат, но техните ядра (множеството ядра) остават непокътнати. Това е така, защото силата, която задържа протоните и неутроните заедно, е изключително силна в сравнение с електростатичните сили, лежащи в основата на химическата връзка между атомите.

Въпреки това атомните ядра се разпадат, обикновено спонтанно и често с невероятно ниска скорост, в зависимост от това какъв е елементът. Тази радиоактивност се предлага в трите основни вкуса, въведени в първото изречение на тази статия: Алфа, бета и гама лъчение, също наричан алфа, бета и гама частици (с изключение, технически, в последната инстанция).

Някога атомът беше описван донякъде бурно като „най-малкото неделимо нещо“ дори от хората, които са наясно. Това определение е вярно в някои отношения: Вземете всеки отделен елемент или вещество, направено от един неприводим компонент и атомът е най-малката цяла единица от това вещество. Към 2020 г. в периодичната система има 118 елемента, като 92 от тях се срещат естествено.

Атомите се състоят от ядро, което има един или повече протони и, с изключение на водорода (най-малкия елемент), поне един неутрон. Те също имат един или повече електрони, намиращи се на известно разстояние от ядрото в специфични енергийни нива.

Протоните са положително заредени, а електроните отрицателно заредени, като големината на заряда е еднаква във всеки. Тъй като атомът в основно състояние има същия брой протони като електроните, атомите са електрически неутрален освен ако не се йонизира (т.е. техният електронен номер се променя).

Протонното число на атома е неговият атомен номер в периодичната таблица и определя идентичността (името) на елемента. Някои атоми могат да получат или загубят неутрони, докато продължават да съществуват щастливо, но ако ядрото загуби или спечели протон Вместо това това е игра за смяна на играта, тъй като сега какъвто и да е елементът, има чисто ново име и нови атрибути, с които да отидете то.

Силата, която държи протоните и неутроните заедно, не напук се нарича силна ядрена сила. Ядрата на атомите могат да се разглеждат в известен смисъл като седнали в центъра на цялата материя, така че са крайни стабилността има смисъл в космоса, изпълнен с организация и способен да поддържа живота на поне един смирен планета.

Но ядрата не са напълно стабилни и с течение на времето те се разпадат, излъчвайки частици и енергия. Всеки елемент, който претърпява радиоактивен разпад, или по-конкретно изотоп на елемента, който се изследва, има свой характерен полуживот, който може да се използва, за да се предскаже колко ядра ще се разпадат с течение на времето, като същевременно не предлага информация за нито едно ядро. По този начин той е подобен на риск, по същество статистика на вероятностите.

Полуживотът на радиоактивен вид е времето, необходимо на половината от нестабилните ядра в пробата да се разпаднат в различна форма. Този брой може да достигне много високи милиарди години, въпреки че за въглерод-14 това е около 5730 години (пробив в геоложко време, ако не и в човешките цивилизации).

На различните видове радиоактивен разпад се дават първите три букви от гръцката азбука. Поради това алфа радиация излъчва частица, често представена от малка буква на тази буква, α. Би било нестандартно обаче да се пише „а-лъчение“.

Този вид частица е равносилна на ядрото на атоми на хелий (He). Хелийът е вторият елемент в периодичната система и с атомна маса 4,00 има два протона и два неутрона. Целият атом също има два електрона, които балансират заряда на двата протона, но те не са част от алфа частица, а само ядрото.

Тези частици са масивни по отношение на други видове радиация; бета частицата, например, е около 7000 пъти по-малка. Това на повърхността може да го накара да изглежда особено опасно, но всъщност е точно обратното: The Размерът на α-частиците означава, че те много проникват в нещата, включително в биологичните бариери като кожата лошо.

Бета частици (β-частици) всъщност са просто електрони, но те запазват името си, тъй като откритието им предхожда официалната идентификация на електроните като такива. Когато атомът излъчва бета частица, той излъчва и друга субатомна частица, наречена едновременно електронно антиутрино. Тази частица споделя импулса и енергията на емисията на частиците, но няма почти никаква маса (дори в сравнение с електрона, само около 9,1 × 10^–31 кг в маса).

Бета частиците, които са много по-малки от алфа частиците, могат да проникнат по-дълбоко, отколкото техните далеч по-масивни колеги.

Друг вид бета частица е позитрон, който възниква в резултат на разпадането на неутроните в ядрото. Тези частици имат същата маса като електроните, но имат обратен заряд (откъдето идва и името им).

Гама лъчи, или γ-лъчи, представляват най-опасния резултат от радиоактивността за хората. Те са без маса, защото изобщо не са частици. "Лъчи" всъщност е кратко за общия термин електромагнитно излъчване (ЕМ лъчение), което се движи със скоростта на светлината (обозначено с или 3 × 10⁸ m / s) и се предлага в различни комбинации от стойности на честота и дължина на вълната, чиито продукти са c.

Гама лъчите имат много къси дължини на вълната и следователно много висока енергия. Те са подобни на рентгеновите лъчи, с изключение на това, че рентгеновите лъчи произхождат извън ядрото. Обикновено те преминават през човешки тела, без да докосват нищо, но тъй като те са толкова проникващи, е необходим оловен щит с дебелина два инча, за да се гарантира спирането им.

Алфа частиците могат безопасно да бъдат игнорирани, доколкото това е вярно за всичко, класифицирано като радиация. Те могат да пътуват само около 10 до 17 см във въздуха и енергията им се губи при удари протоните и неутроните на какъвто и да е материал, с който се сблъскат, предотвратявайки проникването им по-нататък.

Повечето щети от бета частиците идват от поглъщането или поглъщането им. (Това може да се отнася и за алфа частиците.) Пиенето или яденето на радиоактивен материал е основният източник на увреждане от този вид радиация, въпреки че продължителното излагане на кожата може да доведе до изгаряния.

Гама лъчите могат да преминават през телата, без да удрят нищо, но няма гаранция, че всъщност ще го направят, и те могат да пътуват около миля във въздуха. Тъй като те могат да проникнат на практика във всичко, освен да пътуват на дълги разстояния, те могат увреждат всички телесни системи и тяхното присъствие в среда с живи системи трябва да бъде внимателно наблюдавани.