HẠT ALPHA: KHÁM PHÁ, ĐẶC ĐIỂM, ỨNG DỤNG - VẬT LÝ - 2026

Các hạt alpha (hay hạt α) là hạt nhân của nguyên tử heli bị ion hóa do đó bị mất điện tử. Hạt nhân Heli được tạo thành từ hai proton và hai neutron. Vậy các hạt này mang điện dương có giá trị gấp đôi điện tích của êlectron và khối lượng nguyên tử của chúng là 4 đơn vị khối lượng nguyên tử.

Các hạt alpha được phát ra một cách tự phát bởi một số chất phóng xạ. Trong trường hợp của Trái đất, nguồn phát bức xạ alpha tự nhiên được biết đến chính là khí radon. Radon là một loại khí phóng xạ có trong đất, nước, không khí và một số loại đá.

Khám phá

Trong suốt những năm 1899 và 1900 khi các nhà vật lý Ernest Rutherford (làm việc tại Đại học McGill ở Montreal, Canada) và Paul Villard (làm việc ở Paris) đã phân biệt ba loại hồ sơ, được chính Rutherford đặt tên là: alpha, beta và gamma.

Sự phân biệt được thực hiện dựa trên khả năng xuyên qua các vật thể và sự lệch hướng của chúng do tác dụng của từ trường. Nhờ những đặc tính này, Rutherford đã định nghĩa tia alpha là tia có khả năng xuyên thấu thấp nhất trong các vật thể thông thường.

Vì vậy, công trình của Rutherford bao gồm các phép đo tỷ lệ giữa khối lượng của một hạt alpha so với điện tích của nó. Những phép đo này khiến ông đưa ra giả thuyết rằng các hạt alpha mang điện tích gấp đôi ion heli.

Cuối cùng, vào năm 1907 Ernest Rutherford và Thomas Royds đã thành công trong việc chứng minh rằng giả thuyết do Rutherford thiết lập là đúng, do đó cho thấy rằng các hạt alpha là ion heli bị ion hóa gấp đôi.

nét đặc trưng

Một số đặc điểm chính của hạt alpha như sau:

Khối lượng nguyên tử

4 đơn vị khối lượng nguyên tử; nghĩa là, 6,68 ∙ 10 ^-27 kg.

Tải

Dương, gấp đôi điện tích của êlectron, hay bằng nhau: 3,2 ∙ 10 ^-19 C.

Tốc độ

Trong khoảng từ 1,5 · 10 ⁷ m / s đến 3 · 10 ⁷ m / s.

Sự ion hóa

Chúng có khả năng ion hóa chất khí cao, biến chúng thành chất khí dẫn điện.

Động năng

Động năng của nó rất cao là hệ quả của khối lượng và tốc độ lớn của nó.

Khả năng thâm nhập

Chúng có khả năng thâm nhập thấp. Trong khí quyển, chúng mất tốc độ nhanh chóng khi tương tác với các phân tử khác nhau do khối lượng lớn và điện tích của chúng.

Phân rã alpha

Phân rã alpha hay phân rã alpha là một loại phân rã phóng xạ bao gồm việc phát ra một hạt alpha.

Khi điều này xảy ra, hạt nhân phóng xạ thấy số khối của nó giảm đi bốn đơn vị và số hiệu nguyên tử của nó giảm đi hai đơn vị.

Nói chung, quá trình này như sau:

^A _Z X → ^A-4 _Z-2 Y + ⁴ ₂ He

Sự phân rã alpha thường xảy ra ở các nuclôn nặng hơn. Về mặt lý thuyết, nó chỉ có thể xảy ra ở những hạt nhân hơi nặng hơn niken, trong đó năng lượng liên kết tổng thể trên mỗi nucleon không còn là nhỏ nhất.

Các hạt nhân phát ra alpha nhẹ nhất được biết là đồng vị có khối lượng thấp nhất của Tellurium. Do đó, tellurium 106 ( ¹⁰⁶ Te) là đồng vị nhẹ nhất mà sự phân rã alpha xảy ra trong tự nhiên. Tuy nhiên, đặc biệt ⁸ Be có thể bị chia nhỏ thành hai hạt alpha.

Vì các hạt alpha tương đối nặng và mang điện tích dương, đường đi tự do trung bình của chúng rất ngắn, vì vậy chúng nhanh chóng mất động năng ở một khoảng cách ngắn so với nguồn.

Phân rã alpha từ hạt nhân uranium

Một trường hợp rất phổ biến là phân rã alpha xảy ra trong uranium. Uranium là nguyên tố hóa học nặng nhất được tìm thấy trong tự nhiên.

Ở dạng tự nhiên, uranium xuất hiện ở ba đồng vị: uranium-234 (0,01%), uranium-235 (0,71%), và uranium-238 (99,28%). Quá trình phân rã alpha cho đồng vị uranium dồi dào nhất như sau:

²³⁸ ₉₂ Ư → ²³⁴ ₉₀ Th + ⁴ ₂ Anh

Heli

Tất cả Heli hiện đang tồn tại trên Trái đất đều có nguồn gốc từ quá trình phân rã alpha của các nguyên tố phóng xạ khác nhau.

Vì lý do này, nó thường được tìm thấy trong các mỏ khoáng sản giàu uranium hoặc thorium. Tương tự, nó cũng gắn liền với các giếng khai thác khí tự nhiên.

Độc tính và nguy hại cho sức khỏe của các hạt alpha

Nói chung, bức xạ alpha bên ngoài không gây nguy hiểm cho sức khỏe, vì các hạt alpha chỉ có thể di chuyển trong khoảng cách vài cm.

Bằng cách này, các hạt alpha được hấp thụ bởi các khí có trong không khí chỉ vài cm hoặc bởi lớp da chết mỏng bên ngoài của một người, do đó ngăn chúng gây ra bất kỳ nguy cơ nào đối với sức khỏe con người.

Tuy nhiên, các hạt alpha rất nguy hiểm cho sức khỏe nếu chúng ăn phải hoặc hít phải.

Sở dĩ như vậy bởi vì, mặc dù chúng có sức xuyên thấu nhỏ nhưng tác động của chúng là rất lớn, vì chúng là những hạt nguyên tử nặng nhất do một nguồn phóng xạ phát ra.

Các ứng dụng

Các hạt alpha có các ứng dụng khác nhau. Một số điều quan trọng nhất là:

- Điều trị ung thư.

- Loại bỏ tĩnh điện trong các ứng dụng công nghiệp.

- Sử dụng trong đầu báo khói.

- Nguồn nhiên liệu cho vệ tinh và tàu vũ trụ.

- Nguồn điện cho máy tạo nhịp tim.

- Nguồn điện cho các trạm cảm biến từ xa.

- Nguồn điện cho các thiết bị đo địa chấn và hải văn.

Có thể thấy, một công dụng rất phổ biến của các hạt alpha là làm nguồn năng lượng cho các ứng dụng khác nhau.

Hơn nữa, một trong những ứng dụng chính của hạt alpha ngày nay là làm đạn trong nghiên cứu hạt nhân.

Đầu tiên, các hạt alpha được tạo ra bằng cách ion hóa (tức là tách các electron khỏi nguyên tử heli). Sau đó, các hạt alpha này được tăng tốc đến năng lượng cao.

Người giới thiệu

1. Hạt alpha (nd). Trong Wikipedia. Truy cập ngày 17 tháng 4 năm 2018, từ en.wikipedia.org.
2. Phân rã alpha (nd). Trong Wikipedia. Truy cập ngày 17 tháng 4 năm 2018, từ en.wikipedia.org.
3. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Vật lý lượng tử: Nguyên tử, Phân tử, Chất rắn, Hạt nhân và Hạt. Mexico DF: Limusa.
4. Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph (2002). Vật lý hiện đại (xuất bản lần thứ 4). WH Freeman.
5. Krane, Kenneth S. (1988). Vật lý hạt nhân giới thiệu. John Wiley và các con trai.
6. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Vật lý lượng tử: Nguyên tử, Phân tử, Chất rắn, Hạt nhân và Hạt. Mexico DF: Limusa.