Tärkein ero - Alfa vs Beta vs Gamma -hiukkaset

Radioaktiivisuus on prosessi, jossa kemialliset elementit hajoavat ajan myötä. Tämä hajoaminen tapahtuu eri hiukkasten päästön kautta. Hiukkaspäästöjä kutsutaan myös säteilypäästöiksi. Säteily säteilee atomin ytimestä muuntamalla ytimen protonit tai neutronit eri hiukkasiksi. Radioaktiivisuusprosessi tapahtuu epävakaissa atomeissa. Nämä epävakaat atomit altistuvat radioaktiivisuudelle vakautuakseen. On kolme päätyyppiä hiukkasia, joita voidaan säteillä. Ne ovat alfa (α) -hiukkasia, beeta (β) -hiukkasia ja gamma (γ) -hiukkasia. Suurin ero alfa -beeta- ja gammahiukkasten välillä on se alfahiukkasilla on vähiten tunkeutumiskykyä, kun taas beetahiukkasilla on kohtalainen tunkeutumisteho ja gammahiukkasilla on suurin läpäisykyky.

Keskeiset alueet

1. Mitä ovat alfahiukkaset - Määritelmä, ominaisuudet, päästömekanismi, sovellukset 2. Mitä ovat beetahiukkaset - Määritelmä, ominaisuudet, päästömekanismi, sovellukset 3. Mitä ovat gammahiukkaset - Määritelmä, ominaisuudet, päästömekanismi, sovellukset 4. Mikä on ero alfa -beeta- ja gammahiukkasten välillä - Keskeisten erojen vertailu

Avaintermit: alfa, beta, gamma, neutronit, protonit, radioaktiivinen hajoaminen, radioaktiivisuus, säteily

Mitä ovat alfahiukkaset

Alfahiukkanen on kemiallinen laji, joka on identtinen Helium -ytimen kanssa ja jolla on symboli α. Alfahiukkaset koostuvat kahdesta protonista ja kahdesta neutronista. Nämä alfahiukkaset voidaan vapauttaa radioaktiivisen atomin ytimestä. Alfahiukkasia vapautuu alfahajoamisprosessissa.

Alfahiukkasten emissio tapahtuu "protonipitoisissa" atomeissa. Yhden alfahiukkasen päästön jälkeen tietyn alkuaineen atomista tämä ydin muuttuu ja siitä tulee erilainen kemiallinen elementti. Tämä johtuu siitä, että kaksi protonia poistetaan ytimestä alfa -emissiossa, mikä johtaa atomiluvun pienenemiseen. (Atomiluku on avain kemiallisen alkuaineen tunnistamiseen. Atomiluvun muutos osoittaa yhden alkuaineen muuttumisen toiseksi.)

Kuva 1: Alfahajoaminen

Koska alfahiukkasessa ei ole elektroneja, alfapartikkeli on varautunut hiukkanen. Kaksi protonia antavat +2 sähkövarauksen alfahiukkaselle. Alfahiukkasen massa on noin 4 amu. Siksi alfahiukkaset ovat suurimpia hiukkasia, joita ytimestä lähtee.

Alfahiukkasten tunkeutumiskyky on kuitenkin huomattavasti heikko. Jopa ohut paperi voi pysäyttää alfahiukkaset tai alfa -säteilyn. Mutta alfahiukkasten ionisoiva voima on erittäin korkea. Koska alfahiukkaset ovat positiivisesti varautuneita, ne voivat helposti ottaa elektroneja muista atomeista. Tämä elektronien poistaminen muista atomeista saa nämä atomit ionisoitumaan. Koska nämä alfahiukkaset ovat varautuneita hiukkasia, sähkökentät ja magneettikentät houkuttelevat niitä helposti.

Mitä ovat beetahiukkaset

Beetapartikkeli on nopea elektroni tai positroni. Beetahiukkasen symboli on β. Nämä beetahiukkaset vapautuvat "neutronirikkaista" epävakaista atomeista. Nämä atomit saavat vakaan tilan poistamalla neutronit ja muuttamalla ne elektroneiksi tai positroneiksi. Beetahiukkasten poistaminen muuttaa kemiallisen elementin. Neutroni muuttuu protoniksi ja beetapartikkeliksi. Siksi atomiluku kasvaa yhdellä. Sitten siitä tulee erilainen kemiallinen elementti.

Beetapartikkeli ei ole elektroni ulkoisista elektronikuorista. Nämä syntyvät ytimessä. Elektroni on negatiivisesti varautunut ja positroni positiivisesti varautunut. Mutta positronit ovat identtisiä elektronien kanssa. Siksi beetahajoaminen tapahtuu kahdella tavalla β+ -päästöinä ja β-emissioina. β+ -päästö sisältää positronien päästöjä. β- emissio sisältää elektronien emissioita.

Kuva 2: β- Päästöt

Beetahiukkaset voivat tunkeutua ilmaan ja paperiin, mutta ne voidaan estää ohuella metallilevyllä (kuten alumiinilla). Se voi ionisoida tapaamansa aineen. Koska ne ovat negatiivisesti (tai positiivisesti, jos se on positroni) varautuneita hiukkasia, ne voivat karkottaa elektronit muissa atomeissa. Tämä johtaa aineen ionisaatioon.

Koska nämä ovat varautuneita hiukkasia, beetahiukkasia houkuttelevat sähkökentät ja magneettikentät. Beetahiukkasen nopeus on noin 90% valon nopeudesta. Beetahiukkaset voivat tunkeutua ihmisen ihoon.

Mitä ovat gammahiukkaset

Gammahiukkaset ovat fotoneja, jotka kuljettavat energiaa sähkömagneettisten aaltojen muodossa. Siksi gammasäteily ei koostu todellisista hiukkasista. Fotonit ovat hypoteettisia hiukkasia. Gammasäteilyä vapautuu epävakaista atomeista. Nämä atomit vakautuvat poistamalla energia fotoneina alemman energian tilan saavuttamiseksi.

Gammasäteily on suurtaajuista ja matalan aallonpituuden sähkömagneettista säteilyä. Fotonit tai gammahiukkaset eivät ole sähköisesti varautuneita, eivätkä ne vaikuta magneettikenttiin tai sähkökenttään. Gammahiukkasilla ei ole massaa. Siksi gammahiukkasten emissio ei vähennä tai lisää radioaktiivisen atomin atomimassaa. Siksi kemiallinen elementti ei muutu.

Gammahiukkasten läpäisevä voima on erittäin korkea. Jopa hyvin pieni säteily voi tunkeutua ilman, paperien ja jopa ohuiden metallilevyjen läpi.

Kuva 3: Gamman hajoaminen

Gammahiukkaset poistetaan yhdessä alfa- tai beetahiukkasten kanssa. Alfa- tai beetahajoaminen voi muuttaa kemiallisen elementin, mutta ei voi muuttaa elementin energiatilaa. Siksi, jos elementti on edelleen korkeammassa energiatilassa, gammahiukkasten emissio tapahtuu alhaisemman energiatason saavuttamiseksi.

Ero alfa -beeta- ja gammahiukkasten välillä

Määritelmä

Alfahiukkaset: Alfahiukkanen on kemiallinen laji, joka on identtinen Helium -ytimen kanssa.

Beetahiukkaset: Beetapartikkeli on nopea elektroni tai positroni.

Gammahiukkaset: Gammapartikkeli on fotoni, joka kuljettaa energiaa sähkömagneettisten aaltojen muodossa.

Massa

Alfahiukkaset: Alfahiukkasen massa on noin 4 amu.

Beetahiukkaset: Beetahiukkasen massa on noin 5,49 x 10^-4 amu.

Gammahiukkaset: Gammahiukkasilla ei ole massaa.

Sähköinen varaus

Alfahiukkaset: Alfahiukkaset ovat positiivisesti varautuneita hiukkasia.

Beetahiukkaset: Beetahiukkaset ovat joko positiivisesti tai negatiivisesti varautuneita hiukkasia.

Gammahiukkaset: Gammahiukkaset eivät ole varautuneita hiukkasia.

Vaikutus atomilukuun

Alfahiukkaset: Elementin atomimäärä vähenee 2 yksikköä, kun alfahiukkanen vapautuu.

Beetahiukkaset: Elementin atomimäärä kasvaa yhdellä yksiköllä, kun beetapartikkeli vapautuu.

Gammahiukkaset: Gammahiukkasten emissio ei vaikuta atomilukuun.

Muutos kemiallisessa elementissä

Alfahiukkaset: Alfahiukkaspäästöt aiheuttavat kemiallisen alkuaineen muutoksen.

Beetahiukkaset: Beetahiukkaspäästöt aiheuttavat kemiallisen elementin muutoksen.

Gammahiukkaset: Gammahiukkasten emissio ei aiheuta kemiallisen elementin muuttumista.

Tunkeutumisteho

Alfahiukkaset: Alfahiukkasilla on vähiten tunkeutumiskykyä.

Beetahiukkaset: Beetahiukkasilla on kohtalainen tunkeutumiskyky.

Gammahiukkaset: Gammahiukkasilla on suurin tunkeutumisteho.

Ionisoiva voima

Alfahiukkaset: Alfahiukkaset voivat ionisoida monia muita atomeja.

Beetahiukkaset: Beetahiukkaset voivat ionisoida muita atomeja, mutta eivät ole hyviä alfahiukkasina.

Gammahiukkaset: Gammahiukkasilla on vähiten kykyä ionisoida muuta ainetta.

Nopeus

Alfahiukkaset: Alfahiukkasten nopeus on noin kymmenesosa valon nopeudesta.

Beetahiukkaset: Beetahiukkasten nopeus on noin 90% valon nopeudesta.

Gammahiukkaset: Gammahiukkasten nopeus on yhtä suuri kuin valon nopeus.

Sähkö- ja magneettikentät

Alfahiukkaset: Sähkö- ja magneettikentät houkuttelevat alfahiukkasia.

Beetahiukkaset: Beetahiukkaset vetävät puoleensa sähkö- ja magneettikentät.

Gammahiukkaset: Sähkö- ja magneettikentät eivät houkuttele gammahiukkasia.

Johtopäätös

Alfa-, beeta- ja gammahiukkasia päästetään epävakaista ytimistä. Ydin lähettää näitä erilaisia ​​hiukkasia tullakseen vakaiksi. Vaikka alfa- ja beetasäteet koostuvat hiukkasista, gammasäteet eivät koostu todellisista hiukkasista. Gammasäteiden käyttäytymisen ymmärtämiseksi ja niiden vertaamiseksi alfa- ja beetahiukkasiin esitetään kuitenkin hypoteettinen hiukkanen nimeltä fotoni. Nämä fotonit ovat energiapaketteja, jotka kuljettavat energiaa paikasta toiseen gammasäteenä. Siksi niitä kutsutaan gammahiukkasiksi. Suurin ero alfa -beeta- ja gammahiukkasten välillä on niiden läpäisevä voima.

Viitteet:

1. "GCSE Bitesize: Tyypit säteilyä." BBC, saatavilla täältä. Käytetty 4. syyskuuta 2017. 2. “Gamma Radiation.” NDT -resurssikeskus, saatavana täältä. Käytetty 4. syyskuuta 2017. 3. “Säteilyn tyypit: gamma-, alfa-, neutroni-, beeta- ja röntgensäteilyn perusteet.” Mirion, saatavana täältä. Käytetty 4. syyskuuta 2017.

Kuva:

1. “Alpha Decay” Von Inductiveload-Eigenes Werk (Gemeinfrei) Commons Wikimedian kautta 2. “Beta-minus Decay” Von Inductiveload-Eigenes Werk (Gemeinfrei) Commons Wikimedian kautta 3. “Gamma Decay” By Inductiveload-itse tehty (Julkinen Domain) Commons Wikimedian kautta