Основное отличие - альфа против бета против гамма-частиц

Радиоактивность - это процесс распада химических элементов со временем. Этот распад происходит за счет испускания различных частиц. Эмиссия частиц также называется эмиссией излучения. Излучение испускается ядром атома, превращая протоны или нейтроны ядра в различные частицы. Процесс радиоактивности происходит в нестабильных атомах. Эти нестабильные атомы подвергаются радиоактивности, чтобы стабилизироваться. Есть три основных типа частиц, которые могут испускаться в виде излучения. Это альфа (α) частицы, бета (β) частицы и гамма (γ) частицы. Основное различие между альфа-бета- и гамма-частицами состоит в том, что альфа-частицы имеют наименьшую проникающую способность, бета-частицы имеют умеренную проникающую способность, а гамма-частицы имеют самую высокую проникающую способность.

Ключевые области покрыты

1. Что такое альфа-частицы - Определение, свойства, механизм выброса, применение 2. Что такое бета-частицы - Определение, свойства, механизм выброса, применение 3. Что такое гамма-частицы - Определение, свойства, механизм выброса, применение 4. В чем разница между альфа-бета- и гамма-частицами - Сравнение основных различий

Ключевые слова: альфа, бета, гамма, нейтроны, протоны, радиоактивный распад, радиоактивность, радиация.

Что такое альфа-частицы

Альфа-частица - это химическая разновидность, которая идентична ядру гелия и обозначается символом α. Альфа-частицы состоят из двух протонов и двух нейтронов. Эти альфа-частицы могут высвобождаться из ядра радиоактивного атома. Альфа-частицы испускаются в процессе альфа-распада.

Эмиссия альфа-частиц происходит в атомах, «богатых протонами». После испускания одной альфа-частицы из ядра атома определенного элемента это ядро ​​изменяется, и оно становится другим химическим элементом. Это связано с тем, что два протона удаляются из ядра в результате альфа-излучения, что приводит к уменьшению атомного номера. (Атомный номер является ключом к идентификации химического элемента. Изменение атомного номера указывает на превращение одного элемента в другой).

Рисунок 1: Альфа-распад

Поскольку в альфа-частице нет электронов, альфа-частица является заряженной частицей. Два протона дают +2 электрический заряд альфа-частице. Масса альфа-частицы составляет около 4 а.е.м. Следовательно, альфа-частицы - самые большие частицы, испускаемые ядром.

Однако проникающая способность альфа-частиц значительно мала. Даже тонкая бумага может остановить альфа-частицы или альфа-излучение. Но ионизирующая способность альфа-частиц очень высока. Поскольку альфа-частицы заряжены положительно, они могут легко отбирать электроны у других атомов. Это удаление электронов из других атомов вызывает ионизацию этих атомов. Поскольку эти альфа-частицы являются заряженными частицами, они легко притягиваются электрическими полями и магнитными полями.

Что такое бета-частицы

Бета-частица - это высокоскоростной электрон или позитрон. Символ бета-частицы - β. Эти бета-частицы высвобождаются из нестабильных атомов, «богатых нейтронами». Эти атомы переходят в стабильное состояние, удаляя нейтроны и превращая их в электроны или позитроны. Удаление бета-частицы изменяет химический элемент. Нейтрон превращается в протон и бета-частицу. Следовательно, атомный номер увеличивается на 1. Тогда он становится другим химическим элементом.

Бета-частица - это не электрон от внешних электронных оболочек. Они генерируются в ядре. Электрон заряжен отрицательно, а позитрон - положительно. Но позитроны идентичны электронам. Следовательно, бета-распад происходит двумя путями: β + -излучение и β- излучение. β + -излучение связано с испусканием позитронов. β-эмиссия включает в себя эмиссию электронов.

Рисунок 2: β- Эмиссия

Бета-частицы способны проникать через воздух и бумагу, но их можно остановить с помощью тонкого металлического (например, алюминиевого) листа. Он может ионизировать встречное вещество. Поскольку они являются отрицательно (или положительно, если это позитрон) заряженными частицами, они могут отталкивать электроны в других атомах. Это приводит к ионизации вещества.

Поскольку это заряженные частицы, бета-частицы притягиваются электрическими полями и магнитными полями. Скорость бета-частицы составляет около 90% скорости света. Бета-частицы способны проникать через кожу человека.

Что такое гамма-частицы

Гамма-частицы - это фотоны, переносящие энергию в форме электромагнитных волн. Следовательно, гамма-излучение не состоит из реальных частиц. Фотоны - это гипотетические частицы. Гамма-излучение испускается нестабильными атомами. Эти атомы стабилизируются, удаляя энергию в виде фотонов, чтобы получить более низкое энергетическое состояние.

Гамма-излучение - это электромагнитное излучение высокой частоты и низкой длины волны. Фотоны или гамма-частицы не имеют электрического заряда и не подвержены влиянию магнитных или электрических полей. Гамма-частицы не имеют массы. Следовательно, атомная масса радиоактивного атома не уменьшается или не увеличивается из-за излучения гамма-частиц. Следовательно, химический элемент не изменяется.

Проникающая способность гамма-частиц очень высока. Даже очень слабое излучение может проникать через воздух, бумагу и даже тонкие металлические листы.

Рисунок 3: Гамма-распад

Гамма-частицы удаляются вместе с альфа- или бета-частицами. Альфа- или бета-распад может изменить химический элемент, но не может изменить его энергетическое состояние. Следовательно, если элемент все еще находится в более высоком энергетическом состоянии, тогда происходит испускание гамма-частицы, чтобы получить более низкий уровень энергии.

Разница между альфа-бета- и гамма-частицами

Определение

Альфа-частицы: Альфа-частица - это химический элемент, идентичный ядру гелия.

Бета-частицы: Бета-частица - это высокоскоростной электрон или позитрон.

Гамма-частицы: Гамма-частица - это фотон, переносящий энергию в форме электромагнитных волн.

Масса

Альфа-частицы: Масса альфа-частицы составляет около 4 а.е.м.

Бета-частицы: Масса бета-частицы составляет около 5,49 x 10^-4 аму.

Гамма-частицы: Гамма-частицы не имеют массы.

Электрический заряд

Альфа-частицы: Альфа-частицы - это положительно заряженные частицы.

Бета-частицы: Бета-частицы являются положительно или отрицательно заряженными частицами.

Гамма-частицы: Гамма-частицы не являются заряженными частицами.

Влияние на атомный номер

Альфа-частицы: Атомный номер элемента уменьшается на 2 единицы, когда высвобождается альфа-частица.

Бета-частицы: При высвобождении бета-частицы атомный номер элемента увеличивается на 1 единицу.

Гамма-частицы: На атомный номер не влияет гамма-излучение.

Изменение химического элемента

Альфа-частицы: Эмиссия альфа-частиц вызывает изменение химического элемента.

Бета-частицы: Эмиссия бета-частиц вызывает изменение химического элемента.

Гамма-частицы: Эмиссия гамма-частиц не вызывает изменения химического элемента.

Сила проникновения

Альфа-частицы: Альфа-частицы обладают наименьшей проникающей способностью.

Бета-частицы: Бета-частицы обладают умеренной проникающей способностью.

Гамма-частицы: Гамма-частицы обладают самой высокой проникающей способностью.

Ионизирующая мощность

Альфа-частицы: Альфа-частицы могут ионизировать многие другие атомы.

Бета-частицы: Бета-частицы могут ионизировать другие атомы, но в качестве альфа-частиц они не годятся.

Гамма-частицы: Гамма-частицы обладают наименьшей способностью ионизировать другое вещество.

Скорость

Альфа-частицы: Скорость альфа-частиц составляет примерно десятую часть скорости света.

Бета-частицы: Скорость бета-частицы составляет около 90% скорости света.

Гамма-частицы: Скорость гамма-частиц равна скорости света.

Электрические и магнитные поля

Альфа-частицы: Альфа-частицы притягиваются электрическими и магнитными полями.

Бета-частицы: Бета-частицы притягиваются электрическими и магнитными полями.

Гамма-частицы: Гамма-частицы не притягиваются электрическими и магнитными полями.

Заключение

Альфа-, бета- и гамма-частицы испускаются нестабильными ядрами. Ядро испускает эти разные частицы, чтобы стать стабильным. Хотя альфа- и бета-лучи состоят из частиц, гамма-лучи не состоят из реальных частиц. Однако, чтобы понять поведение гамма-лучей и сравнить их с альфа- и бета-частицами, вводится гипотетическая частица, называемая фотоном. Эти фотоны представляют собой энергетические пакеты, которые переносят энергию из одного места в другое в виде гамма-лучей. Поэтому их называют гамма-частицами. Основное различие между альфа-бета и гамма-частицами заключается в их проникающей способности.

Использованная литература:

1. «GCSE Bitesize: типы излучения». BBC, доступно здесь. По состоянию на 4 сентября 2017 г. 2. «Гамма-излучение». Ресурсный центр по неразрушающему контролю, доступный здесь. По состоянию на 4 сентября 2017 г. 3. «Типы излучения: гамма, альфа, нейтроны, бета и основы рентгеновского излучения». Мирион, доступно здесь. По состоянию на 4 сентября 2017 г.

Изображение предоставлено:

1. «Альфа-распад» фон индуктивной нагрузки - Eigenes Werk (Gemeinfrei) через Commons Wikimedia 2. «Бета-минус распад» фон индуктивной нагрузки - Eigenes Werk (Gemeinfrei) через Commons Wikimedia 3. «Gamma Decay» посредством индуктивной нагрузки - самодельный (общедоступный Домен) через Commons Wikimedia