פליטת אלפא (α). פליטת חלקיקי אלפא

הפליטות הרדיואקטיביות העיקריות הן אלפא (α), בטא (β) וגמא (γ). במאמר זה נדבר על הראשון מבין שלושת ההקרנות הללו, כיצד התגלה, ממה הוא מורכב, כיצד הקרינה שלה משפיעה על מבנה החומר, מה כוח החדירה שלו ואיזה נזק שהיא גורמת להוויה בן אנוש.

• תַגלִית:

בשנת 1900, באופן עצמאי וכמעט באותה תקופה, הפיזיקאי הניו זילנדי ארנסט רתרפורד (1871-1937) וה הכימאי הצרפתי פייר קירי (1859-1906) הצליח לזהות בניסוי אלפא ו בטא.

רתרפורד ביצע ניסוי מפורסם בו הקים מכשיר דומה לזה המוצג באיור שלהלן:

הוא הניח דגימה של אלמנט רדיואקטיבי בגוש עופרת עם פתח. מכיוון שעופרת חוסמת פליטה רדיואקטיבית, הם לא יתפשטו דרך הסביבה, אלא יופנו ליציאה לעבר הפתח היחיד בהובלה. מכשיר זה הונח בתוך מיכל הנתון לוואקום. למכשיר זה הותקנו שתי לוחות המחושמלים עם מטענים מנוגדים - כלומר הופעל פוטנציאל חשמלי. על הקיר שממול לבלוק העופרת הונח לוח צילום או מסך עם אבץ גופרתי, חומר פלואורסצנטי, שיתעד את הפליטות הרדיואקטיביות.

אחד הגורמים שנצפו בניסוי זה היה כי מסלול קרינת האלפא הופנה לקוטב השלילי של הלוח. כידוע, מטענים הפוכים מושכים, כתוצאה מכך, הגיע למסקנה קרינות אלפא הן למעשה חלקיקים חיוביים.

• חוּקָה:

עם הזמן התגלה שחלקיקים חיוביים אלו הם למעשהנוצר על ידי שני פרוטונים ושני נויטרונים (⁴₂α²⁺)כלומר שווה לגרעין הליום (⁴₂הוא). בנוסף, הם חלקיקים כבדים, עם מסה גבוהה, שכן הם הוסטו על ידי השדה האלקטרומגנטי.

• השלכות של פליטת חלקיקי אלפא למבנה האטום:

כידוע, פליטת הקרינה היא תהליך המתרחש מהגרעין - ומכאן המונח תגובות גרעיניות. לכן, זה כרוך בשינוי מטען גרעיני (חיובי), הגורם לשינויים בחומר.

במקרה של פליטת חלקיק אלפא (⁴₂α²⁺), מספר האטום (מספר הפרוטונים) של האטום יורד בשתי יחידות (מכיוון שהוא איבד שני פרוטונים) ומספר המסה שלו (מספר הפרוטונים והניטרונים בגרעין) יורד בארבע יחידות.

ראה כיצד זה קורה בפליטת חלקיק אלפא מאטום של יסוד כללי (_ז^האיקס):

_ז^הX → ⁴₂α²⁺ + _Z-2^A-4איקס

דוגמא:

₉₂²³⁸U → ⁴₂α²⁺ + ₉₀²³⁴ת

לקרינת אלפא יש גם כוח מיינן גבוה, היכולת ללכוד שני אלקטרונים ולהפוך לאטום הליום:

⁴₂α²⁺ + 2 ו^- → ⁴₂הוא

• כוח חדירה:

המהירות של חלקיקי האלפא נמוכה, בתחילה 3000 קמ"ש עד 30,000 קמ"ש. המהירות הממוצעת שלה היא כ -20,000 קמ"ש, המהווים 5% ממהירות האור. מכיוון שקרינת האלפא איטית, יש לה כוח חדירה נמוך מאוד, לא חודר אפילו גיליון נייר, בגדים או עור.

ראה איור למטה להשוואה בין כוח החדירה שלו לבין פליטת בטא וגמא אחרות:

• נזק לבני אדם:

בשל כוח החדירה הנמוך שלהם, הנזק שגורמים חלקיקי אלפא לבני אדם הוא קָטָן. כאשר הם משפיעים על גופנו, הם מתאפקים על ידי שכבת תאי העור המתים ויכולים, לכל היותר, לגרום לכוויות.

מאת ג'ניפר פוגאצה
בוגר כימיה