アルファ粒子、ベータ粒子、ガンマ粒子とは何ですか？

アルファ線、ベータ線、ガンマ線：それは、宇宙からのエイリアンについての昔ながらの映画のタグラインのように聞こえます。彼らの超ハイテクガジェット（そしてうまくいけば暖かい気質）で地球に新しく到着しました。 実際には、これはそれほど遠くありません。 アルファ線、ベータ線、ガンマ線はすべて物理学の世界で実際に存在するものであり、管理できる場合は避ける価値があります。

おそらく、化学結合のプロセスを介してさまざまな種類の原子が結合して分子を作成できることをご存知でしょう。 たとえば、2つの水素原子（元素の周期表のH）と1つの酸素原子（O）が結合して、水分子（H₂O）。 この分子は、O-H結合の1つを切断することにより、イオンH +とOH–に分解できます。

化学結合では、異なる原子の電子が相互作用しますが、それらの原子核（複数の原子核）はそのまま残ります。 これは、陽子と中性子を一緒に保持する力が、原子間の化学結合の根底にある静電力と比較して非常に強いためです。

それにもかかわらず、原子核は、元素が何であるかに応じて、通常は自発的に、そしてしばしば信じられないほど低い速度で崩壊します。 この放射能には、この記事の最初の文で紹介した3つの基本的なフレーバーがあります。 アルファ、ベータ そして ガンマ線、 とも呼ばれている アルファ、ベータ そして ガンマ粒子 （技術的には、最後の場合を除く）。

原子はかつて、知識のある人々によってさえ「最小の不可分なもの」として幾分衝動的に説明されました。 この定義はいくつかの点で当てはまります。単一の要素、または単一の既約成分でできている物質を取ります。原子はその物質の最小の全体単位です。 2020年の時点で周期表には118の元素があり、そのうち92は自然に発生しています。

原子は、1つまたは複数の陽子と、水素（最小の元素）を除いて、少なくとも1つの中性子を持つ原子核で構成されます。 それらはまた、特定のエネルギー準位で原子核からある程度の距離にある1つまたは複数の電子を持っています。

陽子は正に帯電し、電子は負に帯電し、電荷の大きさはそれぞれ同じです。 基底状態の原子は電子と同じ数の陽子を持っているので、原子は 電気的に中性 イオン化されていない限り（つまり、電子数が変化しない限り）。

原子の原子番号は周期表上の原子番号であり、元素のアイデンティティ（名前）を決定します。 一部の原子は、幸福に存在し続けながら中性子を獲得または喪失する可能性がありますが、原子核が陽子を喪失または獲得した場合 代わりに、これはゲームチェンジャーです。これは、要素が何であれ、まったく新しい名前と新しい属性を使用できるようになったためです。 それ。

陽子と中性子を一緒に保持する力は、当然のことながら、強い核力と呼ばれます。 原子核は、ある意味で、すべての物質の中心に座っていると見なすことができるので、それらの極端な 安定性は、組織の宇宙に溢れ、少なくとも1つの謙虚な生活を維持することができるので理にかなっています 惑星。

しかし、原子核は完全に安定しているわけではなく、時間の経過とともに崩壊し、粒子とエネルギーを放出します。 放射性崩壊を受ける各元素、より具体的には アイソトープ 研究対象の元素の半減期には独自の特徴があり、1つの核に関する情報を提供せずに、時間の経過とともに崩壊する核の数を予測するために使用できます。 したがって、これはリスク、本質的には確率統計に似ています。

放射性種の半減期は、サンプル内の不安定な原子核の半分が別の形に崩壊するのにかかる時間です。 この数は非常に高く、数十億年になる可能性がありますが、炭素14の場合は約5、730年です（人間の文明ではないにしても、地質時代のブリップ）。

ギリシャ文字の最初の3文字には、さまざまな種類の放射性崩壊が示されています。 したがって、 アルファ線 この文字の小文字バージョンαで表されることが多い粒子を放出します。 しかし、「α線」と書くのは型破りです。

この種の粒子は、ヘリウム（He）原子の核に相当します。 ヘリウムは周期表の2番目の元素であり、原子量が4.00で、2つの陽子と2つの中性子を持っています。 原子全体にも2つの電子があり、2つの陽子の電荷のバランスを取りますが、これらはアルファ粒子の一部ではなく、原子核だけです。

これらの粒子は、他の種類の放射線に対して巨大です。 たとえば、ベータ粒子は約7,000分の1です。 これは表面上は特に危険に見えるかもしれませんが、実際には反対のことが当てはまります。 α粒子のサイズは、皮膚などの生物学的障壁を含むものに非常に浸透することを意味します 不完全に。

ベータ粒子 (β粒子）は実際には単なる電子ですが、その発見は電子自体の正式な識別よりも前からあるため、その名前は保持されています。 原子がベータ粒子を放出すると、同時に電子反ニュートリノと呼ばれる別の亜原子粒子も放出します。 この粒子は、粒子放出の運動量とエネルギーを共有しますが、質量はほとんどありません（電子と比較しても、それ自体は約9.1×10しかありません）。^–31 質量kg）。

ベータ粒子はアルファ粒子よりもはるかに小さいため、はるかに重い粒子よりも深く浸透する可能性があります。

別のタイプのベータ粒子は 陽電子、これは原子核内の中性子の崩壊の結果として発生します。 これらの粒子は電子と同じ質量を持っていますが、反対の電荷を持っています（それ故にそれらの名前）。

ガンマ線、または γ線、 人間にとって最も危険な放射能の結果を表しています。 それらは粒子ではないので質量がありません。 「光線」は、実際には一般的な用語である電磁放射（EM放射）の略で、光の速度（c、または3×10で示される）で移動します。⁸ m / s）であり、周波数と波長の値のさまざまな組み合わせがあり、その積はcです。

ガンマ線は非常に短い波長を持っているため、非常に高いエネルギーを持っています。 X線が核の外側から発生することを除いて、X線に似ています。 それらは通常、何にも触れずに人体を通過しますが、非常に貫通しているため、確実に停止させるために2インチの厚さの鉛シールドが必要です。

アルファ粒子は、放射線として分類されるものすべてに当てはまる限り、安全に無視できます。 彼らは空中で約4から7インチ（10から17cm）しか移動できず、打つとエネルギーが失われます それらが遭遇するあらゆる物質の陽子と中性子は、それらが浸透するのを防ぎます さらに。

ベータ粒子による損傷のほとんどは、それらを摂取または飲み込むことによるものです。 （これはアルファ粒子にも当てはまります。）放射性物質を飲んだり食べたりすることは、この種の放射線による主な損傷源ですが、皮膚に長時間さらされると火傷を負う可能性があります。

ガンマ線は何も衝突せずに体を通過することができますが、実際に通過するという保証はなく、空中を約1マイル移動することができます。 長距離を移動するだけでなく、実質的に何にでも侵入できるため、 すべての体のシステムに損傷を与え、生体システムのある環境でのそれらの存在は注意深くなければなりません 監視。