Радиоактивность. Альфа излучение

Все мы слышали о радиации и о том, как она опасна. Но не все понимают в чем именно состоит ее опасность. С этой статьи я начну серию выпусков, в которых буду объяснять, что такое радиация, ее опасность, как защититься и практическое применение. Поэтому не забудьте подписаться, чтобы не пропустить ничего нового.

Начну я с альфа излучения. Давайте для начала поймем, что это и как оно происходит?

Что это за излучение?

Альфа излучение- это поток альфа частиц. Говоря о радиации, обычно подразумевают, что эти частицы образуются в процессе распада ядра. Альфа частица представляет собой ядро атома гелия, которое содержит в себе 2 протона и 2 нейтрона. Давайте взглянем на модель альфа распада:

Здесь мы видим, что какое то ядро распадается на ядро гелия и ядро другого элемента. Но какие ядра могут испытывать такие превращения?

Какие ядра могут распадаться?

Как правило, альфа распаду подвержены последние элементы периодической системы. Связанно это с тем, что альфа превращение происходит по каналу сильного взаимодействия и при этом должны соблюдаться все законы сохранения, в том числе и закон сохранения энергии. То есть, энергия исходного ядра должна быть больше энергии образованного ядра и альфа частицы. Энергия ядра складывается из массы покоя, энергии связи ядра и его кинетической энергии. Именно из-за энергии связи получается вывод, что такому превращению подвержены только тяжелые ядра. Давайте взглянем на этот вопрос по подробнее:

На этом графике мы видим значение средней энергии связи Е на один нуклон в ядре, в зависимости от массового числа А(число протонов + число нейтронов). Все ядра стремятся к максимальному значению этой энергии (к железу) и тут видно, что тяжелым ядрам нужно испытывать распад, чтобы прийти к такому состоянию. Следующим шагом будет выяснение зависимости энергии альфа частицы от массового числа исходного ядра.

Из этого графика можно сделать вывод, что энергия альфа частицы больше 0 для элементов, превосходящих 140 а.е.м. График имеет 2 пика и процесс альфа распада наиболее вероятен для ядер, находящихся правеепосле первого пика. То есть для ядер порядковый номер которых больше 82 (все дальше свинца).

Механизм по которому происходит альфа распад в этой статье я излагать не стану, ввиду его сложности и не малого объема. Если вам интересно как именно происходит данный вид превращений(процессы внутри ядра и необходимые условия), то пишите об этом в комментариях!

Взаимодействие с веществом

Как и говорилось раньше, альфа частицы это ядра атома гелия. Они обладают зарядом двух протонов и относительно большой массой. Из-за этого они очень хорошо взаимодействуют с веществом. Главный механизм потерь энергии заряженными частицами в веществе - это ионизационные потери. При прохождении через какое либо тело, кинетическая энергия частицы тратится на возбуждение атомов этой среды - то есть на ионизацию. Относительная ионизация пропорциональна заряду частицы, то есть чем больше заряд, тем сильнее частица ионизирует. Делая вывод для альфа частицы, можно сказать, что она имеет небольшой пробег внутри вещества, но при этом, очень сильно ионизирует вещество.

Применение

Одной из уникальных особенностей альфа излучения является кривая Брэгга. Это зависимость ионизационных потерь от величины пробега внутри вещества.

Тут видно, что она имеет резкий пик. Это явление нашло свое применение в медицине. У человека находят расположение раковой опухоли и облучают потоком альфа частиц с определенной энергией, чтобы этот пик приходился на опухоль. Таким образом удается избежать нежелательных повреждений здоровых органов.

Так же свое применение альфа радиоактивность имеет в авиации. На корпусе самолета на некотором расстоянии от него ставится источник альфа излучения, а на самом корпусе его детектор. Так, если на корпусе появляется слой льда, то детектор перестает фиксировать поток, и пилоту сообщается об образовании наледи.

Этим применение альфа радиоактивности не заканчивается, я привел лишь малую часть ее области применения.

Как защититься

Альфа излучение является самым опасным из-за его высокой ионизации, но на счастье оно обладает низкой величиной пробега, поэтому может быть задержано обычным листом бумаги. Но это только при условии, что ядра гелия получаются в результате деления, так как при этом они не обладают высокой энергией. Но если источник попадет внутрь вашего тела(с пылью при дыхании или с пищей), то последствия скорее всего будут смертельными.

На этом все. В этой статье были рассказаны основные вещи касательно альфа излучения. Я постарался донести материал максимально понятным языком, если вам понравилась статья, то не забудьте ее оценить! В следующей статье я расскажу о бета излученииПодписывайтесь на канал, чтобы не пропустить новые выпуски!

Источник