Алфа, бета, гама зраци: Готово звучи као слоган филма из старе школе о ванземаљцима из свемира, који су тек стигли на Земљу са својим ултра-високотехнолошким уређајима (и надамо се топлом расположењу). У стварности, ово није превише далеко. Алфа, бета и гама зрачење су стварни ентитети у свету физике и вреди их избегавати када можете управљати њима.
Вероватно знате да се различите врсте атома могу удружити кроз процес хемијског везивања да би створили молекуле. На пример, два атома водоника (Х на периодном систему елемената) и један атом кисеоника (О) могу се комбиновати да би формирали молекул воде (Х2О). Овај молекул се може разбити на јоне Х + и ОХ– прекидом једне од О-Х веза.
У хемијским везама електрони различитих атома међусобно делују, али њихова језгра (множина језгра) остају нетакнута. То је зато што је сила која држи протоне и неутроне заједно изузетно јака у поређењу са електростатичким силама у основи хемијске везе између атома.
Ипак, атомска језгра се распадају, обично спонтано и често невероватно ниском брзином, у зависности од тога који је елемент. Ова радиоактивност долази у три основна укуса представљена у првој реченици овог чланка:
Алфа, бета и гама зрачење, такође зван алфа, бета и гама честице (осим, технички, у последњем случају).Атоми и атомски језгро
Атом су једном помало оштро описали као „најмању недељиву ствар“ чак и људи који су их знали. Ова дефиниција је на неки начин тачна: Узмите било који појединачни елемент или супстанцу направљену од једне несводљиве компоненте, а атом је најмања цела јединица те супстанце. Од 2020. на периодном систему је 118 елемената, од којих се 92 природно јављају.
Атоми се састоје од језгра које има један или више протона и, осим водоника (најмањи елемент), најмање једног неутрона. Такође имају један или више електрона, који се налазе на одређеној удаљености од језгра у одређеним нивоима енергије.
Протони су позитивно наелектрисани, а електрони негативно, с тим да је величина наелектрисања иста у сваком. Будући да атом у основном стању има исти број протона као и електрони, атоми су електрично неутралан уколико нису јонизовани (тј. њихов електронски број се мења).
Протонски број атома је његов атомски број на периодном систему и одређује идентитет (име) елемента. Неки атоми могу добити или изгубити неутроне док настављају са срећним постојањем, али ако језгро изгуби или добије протон уместо тога, мењач је игре, јер сада, шта год елемент био, има потпуно ново име и нове атрибуте то.
Шта је зрачење у нуклеарној физици?
Сила која држи протоне и неутроне на окупу, не залуд се назива јака нуклеарна сила. Језгра атома се у извесном смислу могу сматрати седиштем у средишту све материје, дакле њиховом крајношћу стабилност има смисла у космосу препуном организације и способном да одржи живот на најмање једном скромном Планета.
Али језгра нису савршено стабилна и временом пропадају, емитујући честице и енергију. Сваки елемент који претрпи радиоактивни распад, или тачније изотоп елемента који се проучава, има свој карактеристични период полураспада, који се може користити за предвиђање колико ће се језгара распасти током времена, а притом не пружа информације о неком језгру. Стога је сличан ризику, у суштини статистика вероватноће.
Полувреме радиоактивне врсте је време потребно да половина нестабилних језгара у узорку пропадне у другачији облик. Овај број може ићи врло високо, на милијарде година, иако је за угљеник-14 то око 5.730 година (пад у геолошком времену, ако не у људским цивилизацијама).
Алфа честице
Различите врсте радиоактивног распада дају прва три слова грчке абецеде. Тако алфа зрачење емитује честицу коју често представља мала верзија овог слова, α. Било би неконвенционално, међутим, писати „α-зрачење“.
Ова врста честица је једнака језгру атома хелијума (Хе). Хелијум је други елемент на периодном систему и са атомском масом од 4,00 има два протона и два неутрона. Цео атом такође има два електрона који уравнотежују наелектрисање два протона, али они нису део алфа честице, већ само језгро.
Те честице су масивне у односу на друге врсте зрачења; бета честица је, на пример, неких 7.000 пута мања. Ово на површини може учинити да се чини посебно опасним, али заправо је обрнуто: Тхе Величина α-честица значи да веома продиру у ствари, укључујући биолошке баријере попут коже лоше.
Бета честице
Бета честице (β-честице) су заправо само електрони, али задржавају своје име јер је њихово откриће пре формалне идентификације електрона као таквих. Када атом емитује бета честицу, истовремено емитује и другу субатомску честицу која се истовремено назива електронски антинеутрино. Ова честица учествује у замаху и енергији емисије честица, али нема готово никакву масу (чак и у поређењу са електроном, који има само око 9,1 × 10–31 кг масе).
Бета честице, које су много мање од алфа честица, могу продрети дубље од њихових далеко масивнијих колега.
Друга врста бета честица је позитрон, који настаје као резултат распада неутрона у језгру. Те честице имају исту масу као и електрони, али имају супротан набој (отуда и њихово име).
Гамма Раис
Гама зраци, или γ-зраци, представљају најопаснији резултат радиоактивности за људе. Они су без масе јер уопште нису честице. „Зраци“ су заправо кратице за општи термин електромагнетно зрачење (ЕМ зрачење), које путује брзином светлости (означено са ц или 3 × 108 м / с) и долази у разним комбинацијама вредности фреквенције и таласне дужине чији су производи ц.
Гама зраци имају врло кратке таласне дужине и отуда врло високу енергију. Слични су рендгенским зрацима, осим што рендгенски зраци потичу изван језгра. Обично пролазе кроз људска тела не додирујући ништа, али зато што су толико продорни, потребан је оловни штит дебео два инча да би се осигурало њихово заустављање.
Физичке опасности јонизујућег зрачења
Алфа честице се могу сигурно игнорисати, у мери у којој се то односи на било шта класификовано као зрачење. Могу да путују само око 10 до 17 цм у ваздуху, а њихова енергија се губи приликом удара протони и неутрони било ког материјала на који наиђу, спречавајући их да продру даље.
Већина штете од бета честица долази од њиховог гутања или гутања. (То се може односити и на алфа честице.) Пијење или једење радиоактивног материјала главни је извор штете од ове врсте зрачења, мада продужено излагање кожи може да произведе опекотине.
Гама зраци могу проћи кроз тела не ударајући ни у шта, али не постоји сигурност да ће то заиста учинити и могу путовати око километар у ваздуху. Пошто могу да продру практично у било шта осим што путују на велике даљине, могу оштетити све системе тела и њихово присуство у окружењу са живим системима мора бити пажљиво надгледао.