Découverte des particules alpha, caractéristiques, applications

Le particules alpha (ou particules α) sont des noyaux d'atomes d'hélium ionisés qui ont donc perdu leurs électrons. Les noyaux d'hélium sont composés de deux protons et de deux neutrons. Ensuite, ces particules ont une charge électrique positive dont la valeur est le double de la charge de l'électron et sa 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 de rayonnement alpha est le radon. Le radon est un gaz radioactif présent dans le sol, l'eau, l'air et certaines roches.

Index

• 1 découverte
• 2 caractéristiques
  • 2.1 Masse atomique
  • 2.2 charge
  • 2.3 vitesse
  • 2.4 ionisation
  • 2.5 énergie cinétique
  • 2.6 Capacité de pénétration
• 3 désintégration alpha
  • 3.1 Désintégration alpha des noyaux d'uranium
  • 3.2 Hélium
• 4 Toxicité et risques pour la santé des particules alpha
• 5 applications
• 6 références

Découverte

C'est au cours des années 1899 et 1900 que les physiciens Ernest Rutherford (qui travaillaient à l'Université McGill à Montréal, Canada) et Paul Villard (qui travaillait à Paris) distinguèrent trois types de peuplement, nommés par Rutherford lui-même: alpha, bêta et gamma.

La distinction a été faite en fonction de sa capacité à pénétrer les objets et à leur déviation due à un champ magnétique. Grâce à ces propriétés, Rutherford a défini les rayons alpha comme ceux ayant une capacité de pénétration inférieure dans les objets ordinaires.

Ainsi, les travaux de Rutherford comprenaient des mesures du rapport entre la masse d'une particule alpha et sa charge. Ces mesures l'ont amené à poser l'hypothèse que les particules alpha étaient des ions d'hélium à double charge.

Finalement, en 1907, Ernest Rutherford et Thomas Royds ont pu démontrer que l'hypothèse établie par Rutherford était vraie, démontrant ainsi que les particules alpha étaient des ions d'hélium 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

Chargement

Positif, deux fois la charge de l'électron, ou ce qui est la même: 3.2 3.2 10^-19 C.

La vitesse

De l'ordre de 1,5 · 10⁷ m / s et 3 · 10⁷ m / s.

Ionisation

Ils ont une grande capacité à ioniser les gaz en les transformant en gaz conducteurs.

Énergie cinétique

Son énergie cinétique est très élevée en raison de sa grande masse et de sa vitesse.

Capacité de pénétration

Ils ont une faible capacité de pénétration. Dans l'atmosphère, ils perdent rapidement de leur vitesse lorsqu'ils interagissent avec différentes molécules en raison de leur grande masse et de leur charge électrique.

Désintégration alpha

La désintégration alpha ou la désintégration alpha est un type de décroissance 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:

^Un_Z X → ^A-4_Z-2Y + ⁴₂J'ai

La désintégration alpha se produit normalement dans les noyaux 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 générale par nucléon n'est plus minimale.

Les noyaux les plus légers émettant des particules alpha connues sont les isotopes de masse inférieure du tellure. Ainsi, le tellure 106 (¹⁰⁶Te) est l'isotope le plus léger dans lequel la désintégration alpha se produit dans la nature. Cependant, exceptionnellement ⁸Be peut être décomposé en deux particules alpha.

Comme les particules alpha sont relativement lourdes et chargées positivement, leur libre parcours moyen est très court, de sorte qu'elles perdent rapidement leur énergie cinétique à une courte distance de la source.

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.

Sous sa forme naturelle, l'uranium est présent dans trois isotopes: l'uranium 234 (0,01%), l'uranium 235 (0,71%) et l'uranium 238 (99,28%). Le processus de désintégration alpha pour l'isotope d'uranium le plus abondant est le suivant:

²³⁸₉₂ U → ²³⁴₉₀Th +⁴₂J'ai

Helio

Tout l'hélium existant actuellement sur Terre a son origine dans les processus de désintégration alpha de différents éléments radioactifs.

Pour cette raison, il se trouve généralement dans des gisements minéraux riches en uranium ou en thorium. De même, il apparaît également associé à des puits d'extraction de gaz naturel.

Toxicité et risques pour la santé des particules alpha

En général, le rayonnement alpha externe ne présente aucun risque pour la santé, car les particules alpha ne peuvent parcourir que quelques centimètres.

De cette manière, les particules alpha sont absorbées par les gaz présents dans quelques centimètres d’air ou par la mince couche externe de peau morte d’une personne, évitant ainsi tout risque pour la santé des personnes.

Cependant, les particules alpha sont très dangereuses pour la santé en cas d'ingestion ou d'inhalation.

En effet, même si leur pouvoir de pénétration est 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 des applications différentes. Les plus importants sont les suivants:

- Traitement contre le cancer.

- Élimination de l'électricité statique dans les applications industrielles.

- Utiliser dans les détecteurs de fumée.

- Source de carburant pour satellites et engins spatiaux.

- Source d'alimentation pour stimulateur cardiaque.

- Source d'alimentation pour stations de capteurs distantes.

- 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 est celle des projectiles utilisés dans la recherche nucléaire.

Premièrement, les particules alpha sont produites par ionisation (c.-à-d. Séparant les électrons des atomes d'hélium). Par la suite, ces particules alpha sont accélérées à haute énergie.

Références

1. Particule alpha (n.d.). Dans Wikipedia. Récupéré le 17 avril 2018 de en.wikipedia.org.
2. Alpha decay (n.d.). Dans Wikipedia. Récupéré le 17 avril 2018 de en.wikipedia.org.
3. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994).Physique quantique: atomes, molécules, solides, noyaux et particules. Mexique D.F.: Limusa.
4. Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph (2002).Physique moderne(4ème éd.). W. H. Freeman.
5. Krane, Kenneth S. (1988).Introduction à la physique nucléaire. John Wiley & Sons.
6. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994).Physique quantique: atomes, molécules, solides, noyaux et particules. Mexique D.F.: Limusa.