ce este particula Alfa – definiție

particulele alfa sunt nuclee energetice de heliu. Producția de particule alfa este numit dezintegrare alfa. Particulele alfa constau din doi protoni și doi neutroni legați împreună într-o particulă identică cu un nucleu de heliu. Particulele alfa sunt relativ mari și poartă o sarcină dublă pozitivă. Nu sunt foarte penetrante și o bucată de hârtie le poate opri. Ei călătoresc doar câțiva centimetri, dar își depun toate energiile de-a lungul căilor lor scurte., În reactoarele nucleare sunt produse, de exemplu, în combustibil (dezintegrarea alfa a nucleelor grele). Particulele alfa sunt de obicei emise de toate nucleele radioactive grele care apar în natură (uraniu, toriu sau radiu), precum și de elementele transuranice (neptuniu, plutoniu sau americiu). În special particulele alfa energetice (cu excepția nucleelor de heliu accelerate artificial) sunt produse într-un proces nuclear, cunoscut sub numele de fisiune ternară. În acest proces, nucleul uraniului este împărțit în trei particule încărcate (fragmente de fisiune) în loc de cele două normale., Cel mai mic dintre fragmentele de fisiune cel mai probabil (90% probabilitate) fiind o particulă alfa extra energetică.

Interacțiunea dintre Particule Alfa cu Materia

Deoarece interacțiunea electromagnetică se extinde pe o anumită distanță, nu este necesar pentru particule alfa pentru a face o coliziune directă cu un atom. Ei pot transfera energie pur și simplu trecând prin apropiere., Particulele alfa interacționează cu materia în primul rând prin forțele coulomb între sarcina lor pozitivă și sarcina negativă a electronilor din orbitalii atomici. În general, particulele alfa (ca și alte particule încărcate) transferă energia mai ales prin:

• excitație. Particula încărcată poate transfera energie către atom, ridicând electronii la un nivel mai ridicat de energie.
• ionizare. Ionizarea poate avea loc, atunci când particula încărcată au suficientă energie pentru a elimina un electron. Aceasta are ca rezultat crearea de perechi de ioni în materia înconjurătoare.,crearea perechilor necesită energie, care se pierde din energia cinetică a particulei alfa, determinând-o să decelereze. Ionii pozitivi și electronii liberi creați prin trecerea particulei alfa se vor reuni apoi, eliberând energie sub formă de căldură (de exemplu, energia vibrațională sau energia de rotație a atomilor). Există diferențe considerabile în căile de pierdere de energie și de împrăștiere între trecerea particulelor încărcate de lumină, cum ar fi pozitronii și electronii, și particule încărcate grele, cum ar fi fragmente de fisiune, particule alfa, muoni., Majoritatea acestor diferențe se bazează pe dinamica diferită a procesului de coliziune. În general, atunci când o particulă grea se ciocnește cu o particulă mult mai ușoară (electroni în orbitalii atomici), legile conservării energiei și impulsului prevăd că doar o mică parte din energia particulelor masive poate fi transferată particulei mai puțin masive. Cantitatea reală de energie transferată depinde de cât de aproape particulele încărcate trec prin atom și depinde, de asemenea, de restricțiile de cuantificare a nivelurilor de energie.,Vezi și: interacțiunea particulelor încărcate grele cu Materia

  puterea de oprire-Betformula

  o variabilă convenabilă care descrie proprietățile de ionizare ale mediului înconjurător este puterea de oprire., Liniare putere de oprire de material este definit ca raportul dintre diferențial pierderea de energie pentru particule în materiale corespunzătoare diferențial lungime traseu:

  ,unde T este energia cinetică a particulelor electrizate, r este numărul de electroni-ioni de perechi formate pe unitatea de lungime a traiectoriei, și I reprezintă energia medie necesară pentru a ioniza un atom în mediu. Pentru particulele încărcate, s crește pe măsură ce viteza particulelor scade. Expresia clasică care descrie pierderea de energie specifică este cunoscută sub numele de Formula Bethe., Formula non-relativistă a fost găsită de Hans Bethe în 1930. Versiunea relativistă (vezi mai jos) a fost găsită și de Hans Bethe în 1932.

  

  În această expresie, m este masa de repaus a electronului, β este egal cu v/c, ceea ce exprimă viteza particulei relativ la viteza luminii, γ este Lorentz factor de particule, Q este egal cu sarcina sa, Z este numărul atomic al mediului și n este numărul de atomi de densitate în volumul. Pentru particulele nerelativiste (particulele încărcate grele sunt în mare parte nerelativiste), dT/dx depinde de 1/v2., Acest lucru poate fi explicat prin timpul mai mare pe care particula încărcată îl petrece în câmpul negativ al electronului, când viteza este scăzută.puterea de oprire a majorității materialelor este foarte mare pentru particulele încărcate grele și aceste particule au intervale foarte scurte. De exemplu, gama unei particule alfa de 5 MeV este de aproximativ numai 0,002 cm în aliaj de aluminiu. Majoritatea particulelor alfa pot fi oprite de o foaie obișnuită de hârtie sau de țesut viu., Prin urmare, ecranarea particulelor alfa nu reprezintă o problemă dificilă, dar, pe de altă parte, nuclizii alfa radioactivi pot duce la pericole grave pentru sănătate atunci când sunt ingerate sau inhalate (contaminare internă).

  Curba Bragg

  

  curba Bragg este tipic pentru particule alfa și pentru alte grele particule încărcate și descrie pierderea de energie de radiații ionizante în timpul călătoriilor prin materie. Pentru această curbă este tipic vârful Bragg, care este rezultatul dependenței 1/v2 a puterii de oprire. Acest vârf apare deoarece secțiunea transversală a interacțiunii crește imediat înainte ca particula să se odihnească. Pentru cea mai mare parte a pistei, încărcarea rămâne neschimbată, iar pierderea specifică de energie crește în funcție de 1/v2., Aproape de capătul pistei, încărcarea poate fi redusă prin preluarea electronilor, iar curba poate cădea.

  curba Bragg diferă, de asemenea, oarecum datorită efectului de rătăcire. Pentru un anumit material, intervalul va fi aproape același pentru toate particulele de același fel cu aceeași energie inițială. Deoarece detaliile interacțiunilor microscopice suferite de orice particulă specifică variază aleatoriu, se poate observa o mică variație a intervalului., Această variație se numește straggling și este cauzată de natura statistică a procesului de pierdere de energie, care constă dintr-un număr mare de coliziuni individuale.acest fenomen, care este descris de curba Bragg, este exploatat în terapia cu particule a cancerului, deoarece acest lucru permite concentrarea energiei de oprire asupra tumorii, reducând în același timp efectul asupra țesutului sănătos din jur.

  ---