Mik azok az alfa-, béta- és gamma-részecskék?

Alfa-, béta-, gammasugarak: Szinte úgy hangzik, mint egy régi iskola mozifilmje a világűrből érkező idegenekről, akik újonnan érkeztek a Földre ultra-high-tech eszközeikkel (és remélhetőleg meleg beállítottságukkal). A valóságban ez nincs túl messze. Az alfa-, a béta- és a gammasugárzás mind valóságos entitás a fizika világában, ezért érdemes elkerülni, amikor kezelni tudja.

Valószínűleg tudja, hogy a kémiai kötés folyamán különböző atomok kapcsolódhatnak molekulák létrehozásához. Például két hidrogénatom (H az elemek periódusos rendszerén) és egy oxigénatom (O) egy vízmolekulává (H₂O). Ez a molekula az O-H kötések egyikének megszakításával a H + és OH– ionokká bontható.

A kémiai kötésekben a különböző atomok elektronjai kölcsönhatásba lépnek, de magjaik (a mag többes száma) érintetlenek maradnak. Ennek oka, hogy a protonokat és a neutronokat összetartó erő rendkívül erős az atomok közötti kémiai kötés alapjául szolgáló elektrosztatikus erőkhöz képest.

Ennek ellenére az atommagok bomlanak, általában spontánul és gyakran hihetetlenül alacsony sebességgel, attól függően, hogy mi az elem. Ez a radioaktivitás a cikk első mondatában bemutatott három alapvető ízben jelenik meg:

Az atomot valamikor lendületesen "a legkisebb oszthatatlan dolognak" írták le még a hozzáértők is. Ez a meghatározás bizonyos szempontból igaz: Vegyünk bármilyen elemet vagy anyagot egyetlen redukálhatatlan komponensből, és az atom az anyag legkisebb egész egysége. 2020-ig 118 elem szerepel a periódusos rendszerben, ezek közül 92 természetes előfordulású.

Az atomok egy magból állnak, amelynek egy vagy több protonja van, és a hidrogén kivételével (a legkisebb elem) legalább egy neutron. Van egy vagy több elektronjuk is, amelyek a magtól bizonyos távolságban találhatók bizonyos energiaszinteken.

A protonok pozitív töltésűek és az elektronok negatív töltésűek, a töltés nagysága mindegyikben azonos. Mivel az alapállapotban lévő atomnak ugyanannyi protonja van, mint az elektronjának, az atomok elektromosan semleges hacsak nem ionizált (vagyis elektronszámuk megváltozik).

Az atom protonszáma az atomszám a periódusos rendszerben, és meghatározza az elem azonosságát (nevét). Egyes atomok neutronokat nyerhetnek vagy veszíthetnek, miközben továbbra is boldogan léteznek, de ha egy mag elveszíti vagy megszerzi a protont ehelyett játékváltó, mert most bármi is volt az elem, vadonatúj névvel és új attribútumokkal rendelkezik azt.

A protonokat és a neutronokat összetartó erőt nem hiába nevezik erős nukleáris erőnek. Az atomok bizonyos értelemben úgy tekinthetők, hogy minden anyag középpontjában ülnek, tehát végletük a stabilitásnak értelme van egy olyan kozmoszban, amely szervezettségben van és képes fenntartani az életet legalább egy szerényen bolygó.

De az atommagok nem teljesen stabilak, és idővel lebomlanak, részecskéket és energiát bocsátanak ki. Minden elem, amely radioaktív bomláson megy keresztül, vagy pontosabban az izotóp a vizsgált elemnek megvan a maga jellegzetes felezési ideje, amely felhasználható annak megjóslására, hogy hány mag bomlik el idővel, miközben egyetlen magról sem nyújt információt. Így hasonló a kockázathoz, lényegében valószínűségi statisztikához.

A radioaktív fajok felezési ideje az az idő, amely alatt a mintában lévő instabil magok fele más formában bomlik. Ez a szám nagyon magasra nyúlhat el, évmilliárdokig, bár a szén-14 esetében ez körülbelül 5730 év (a földtani idő blipje, ha nem is az emberi civilizációkban).

A különféle radioaktív bomlások a görög ábécé első három betűjét kapják. Így alfa sugárzás olyan részecskét bocsát ki, amelyet gyakran ennek a betűnek az α kisbetűs változata képvisel. Rendhagyó lenne azonban "α-sugárzást" írni.

Ez a fajta részecske egyenértékű a hélium (He) atomok magjával. A hélium a periódusos rendszer második eleme, 4,00-es atomtömeggel két protonnal és két neutronnal rendelkezik. Az egész atomnak két elektronja is van, amelyek kiegyenlítik a két proton töltését, de ezek nem egy alfa-részecske részei, csak a mag.

Ezek a részecskék masszívak a sugárzás egyéb fajtáival szemben; a béta részecske például mintegy 7000-szer kisebb. Ez a felszínen különösen veszélyesnek tűnhet, de valójában ennek az ellenkezője igaz: Az az α-részecskék mérete azt jelenti, hogy nagyon behatolnak a dolgokba, beleértve a biológiai akadályokat, például a bőrt rosszul.

Béta részecskék (β-részecskék) valójában csak elektronok, de megtartják nevüket, mert felfedezésük megelőzte az elektronok formális azonosítását. Amikor egy atom béta részecskét bocsát ki, egyidejűleg egy másik szubatomi részecskét is kibocsájt, amelyet elektron antineutrino-nak neveznek. Ez a részecske osztozik a részecske kibocsátásának lendületében és energiájában, de szinte nincs tömege (még egy elektronhoz képest is, maga csak kb. 9,1 × 10^–31 kg tömeg).

A béta részecskék, amelyek sokkal kisebbek, mint az alfa részecskék, mélyebbre hatolhatnak, mint sokkal masszívabb társaik.

A béta részecskék másik típusa a pozitron, amely a magban lévő neutronok bomlása következtében következik be. Ezeknek a részecskéknek az elektronjaival megegyező tömege van, de ellentétes töltéssel rendelkeznek (innen kapják a nevüket).

Gamma sugarak, vagy γ-sugarak, az emberre gyakorolt ​​radioaktivitás legveszélyesebb eredményét jelentik. Tömeg nélküliek, mert egyáltalán nem részecskék. A "sugarak" valójában az elektromágneses sugárzás (EM sugárzás) rövidítése, amely fénysebességgel halad (c vagy 3 × 10 jelöléssel).⁸ m / s), és a frekvencia és a hullámhossz értékeinek számos kombinációjában jön létre, amelynek szorzata c.

A gammasugaraknak nagyon rövid hullámhosszuk van, ezért nagyon magas az energiájuk. Hasonlóak a röntgensugarakhoz, azzal a különbséggel, hogy a röntgensugarak a magon kívülről származnak. Jellemzően átjutnak az emberi testen, anélkül, hogy bármit is érintenének, de mivel annyira behatolnak, leállásuk biztosításához két hüvelyk vastag ólompajzsra van szükség.

Az alfa-részecskék biztonságosan figyelmen kívül hagyhatók, amennyiben ez igaz mindenre, amely besugárzásnak minősül. Csak körülbelül 10 és 17 cm közötti távolságot tudnak megtenni a levegőben, és energiájuk elveszik ütéskor a protonok és neutronok bármilyen anyaggal találkoznak, megakadályozva azok behatolását további.

A béta-részecskék által okozott legtöbb kár a lenyelésükből vagy lenyelésükből származik. (Ez igaz lehet az alfa-részecskékre is.) A radioaktív anyagok fogyasztása vagy fogyasztása az ilyen sugárzás legfőbb károsodásának forrása, bár a hosszan tartó bőr expozíció égési sérüléseket okozhat.

A gammasugarak át tudnak haladni a testeken anélkül, hogy bármit is megütnének, de nincs biztosíték arra, hogy valóban megteszik, és körülbelül egy mérföldet képesek megtenni a levegőben. Mivel a nagy távolságok megtétele mellett gyakorlatilag bármibe be tudnak hatolni, igen Minden testrendszert károsítani kell, és gondosan meg kell vizsgálni jelenlétüket az élő rendszerrel rendelkező környezetben figyelték.