- Découverte
- caractéristiques
- Masse atomique
- Charge
- La vitesse
- Ionisation
- Énergie cinétique
- Capacité de pénétration
- Désintégration alpha
- Désintégration alpha des noyaux d'uranium
- Hélium
- Toxicité et risques pour la santé des particules alpha
- Applications
- Références
Les particules alpha (ou particules α) sont des noyaux d'atomes d'hélium ionisés donc ont perdu des électrons. Les noyaux d'hélium sont constitués de deux protons et de deux neutrons. Donc, ces particules ont une charge électrique positive dont la valeur est le double de la charge de l'électron, et leur masse atomique est de 4 unités de masse atomique.
Les particules alpha sont émises spontanément par certaines substances radioactives. Dans le cas de la Terre, la principale source naturelle connue d'émission de rayonnement alpha est le radon. Le radon est un gaz radioactif présent dans le sol, l'eau, l'air et certaines roches.
Découverte
C'est au cours des années 1899 et 1900 que les physiciens Ernest Rutherford (qui travaillait à l'Université McGill à Montréal, Canada) et Paul Villard (qui travaillait à Paris) ont différencié trois types de dépôts, nommés par Rutherford lui-même comme: alpha, bêta et gamma.
La distinction a été faite en fonction de leur capacité à pénétrer les objets et de leur déviation par l'effet d'un champ magnétique. En vertu de ces propriétés, Rutherford a défini les rayons alpha comme ayant la plus faible capacité de pénétration dans les objets ordinaires.
Ainsi, les travaux de Rutherford comprenaient des mesures du rapport de la masse d'une particule alpha par rapport à sa charge. Ces mesures l'ont amené à émettre l'hypothèse que les particules alpha étaient des ions d'hélium doublement chargés.
Enfin, en 1907, Ernest Rutherford et Thomas Royds réussirent à montrer que l'hypothèse établie par Rutherford était vraie, montrant ainsi que les particules alpha étaient des ions hélium doublement ionisés.
caractéristiques
Certaines des principales caractéristiques des particules alpha sont les suivantes:
Masse atomique
4 unités de masse atomique; c'est-à-dire 6,68 ∙ 10 -27 kg.
Charge
Positif, deux fois la charge de l'électron, ou ce qui est identique: 3,2 ∙ 10 -19 C.
La vitesse
De l'ordre compris entre 1,5 · 10 7 m / s et 3 · 10 7 m / s.
Ionisation
Ils ont une grande capacité à ioniser les gaz, les transformant en gaz conducteurs.
Énergie cinétique
Son énergie cinétique est très élevée en raison de sa grande masse et de sa grande vitesse.
Capacité de pénétration
Ils ont une faible capacité de pénétration. Dans l'atmosphère, ils perdent rapidement de la vitesse lorsqu'ils interagissent avec différentes molécules en raison de leur grande masse et de leur charge électrique.
Désintégration alpha
La désintégration alpha ou désintégration alpha est un type de désintégration radioactive qui consiste en l'émission d'une particule alpha.
Lorsque cela se produit, le noyau radioactif voit son nombre de masse réduit de quatre unités et son numéro atomique de deux unités.
En général, le processus est le suivant:
A Z X → A-4 Z-2 Y + 4 2 He
La désintégration alpha se produit normalement dans les nucléides les plus lourds. Théoriquement, il ne peut se produire que dans des noyaux un peu plus lourds que le nickel, dans lesquels l'énergie de liaison globale par nucléon n'est plus minimale.
Les noyaux émetteurs alpha les plus légers connus sont les isotopes de masse les plus faibles du tellure. Ainsi, le tellure 106 (106 Te) est l'isotope le plus léger dans lequel la désintégration alpha se produit dans la nature. Cependant, exceptionnellement 8 Be peut être décomposé en deux particules alpha.
Les particules alpha étant relativement lourdes et chargées positivement, leur libre parcours moyen est très court, elles perdent donc rapidement leur énergie cinétique à une courte distance de la source émettrice.
Désintégration alpha des noyaux d'uranium
Un cas très courant de désintégration alpha se produit dans l'uranium. L'uranium est l'élément chimique le plus lourd de la nature.
Dans sa forme naturelle, l'uranium est présent sous trois isotopes: l'uranium 234 (0,01%), l'uranium 235 (0,71%) et l'uranium 238 (99,28%). Le processus de désintégration alpha de l'isotope d'uranium le plus abondant est le suivant:
238 92 U → 234 90 Th + 4 2 He
Hélium
Tout l'hélium qui existe actuellement sur Terre a son origine dans les processus de désintégration alpha de différents éléments radioactifs.
Pour cette raison, on le trouve généralement dans des gisements minéraux riches en uranium ou en thorium. De même, il est également associé aux puits d'extraction de gaz naturel.
Toxicité et risques pour la santé des particules alpha
En général, le rayonnement alpha externe ne présente pas de risque pour la santé, puisque les particules alpha ne peuvent parcourir que des distances de quelques centimètres.
De cette manière, les particules alpha sont absorbées par les gaz présents dans seulement quelques centimètres d'air ou par la fine couche externe de peau morte d'une personne, les empêchant ainsi de présenter un risque pour la santé humaine.
Cependant, les particules alpha sont très dangereuses pour la santé si elles sont ingérées ou inhalées.
En effet, même s'ils ont un pouvoir de pénétration faible, leur impact est très important, car ce sont les particules atomiques les plus lourdes émises par une source radioactive.
Applications
Les particules alpha ont différentes applications. Certains des plus importants sont les suivants:
- Traitement du cancer.
- Élimination de l'électricité statique dans les applications industrielles.
- Utilisation dans les détecteurs de fumée.
- Source de carburant pour les satellites et les engins spatiaux.
- Source d'alimentation pour stimulateurs cardiaques.
- Source d'alimentation pour stations de détection à distance.
- Source d'énergie pour les dispositifs sismiques et océanographiques.
Comme on peut le voir, une utilisation très courante des particules alpha est une source d'énergie pour différentes applications.
En outre, l'une des principales applications des particules alpha aujourd'hui est comme projectiles dans la recherche nucléaire.
Premièrement, les particules alpha sont produites par ionisation (c'est-à-dire en séparant les électrons des atomes d'hélium). Plus tard, ces particules alpha sont accélérées à des énergies élevées.
Références
- Particule alpha (nd). Dans Wikipedia. Récupéré le 17 avril 2018 sur en.wikipedia.org.
- Désintégration alpha (nd). Dans Wikipedia. Récupéré le 17 avril 2018 sur en.wikipedia.org.
- Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Physique quantique: atomes, molécules, solides, noyaux et particules. Mexique DF: Limusa.
- Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph (2002). Physique moderne (4e éd.). WH Freeman.
- Krane, Kenneth S. (1988). Introduction à la physique nucléaire. John Wiley et fils.
- Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Physique quantique: atomes, molécules, solides, noyaux et particules. Mexique DF: Limusa.