Альфа-частица
Альфа-частица | |
---|---|
α, α2+, He2+ | |
![]() Альфа-частица | |
Ядро изотопа | Гелий-4 ( ) |
Химический элемент | Гелий |
Состав | 2 протона, 2 нейтрона |
Семья | Бозон |
Магнитный момент | 0 |
Электрический квадрупольный момент | 0 |
Массовое число (барионное число) | 4 |
Масса | 3,727 379 4066(11) ГэВ (около 6,644 656⋅10−27 кг) |
Масса, а.е.м. | 4,001 506 179 127(63) |
Энергия связи | 28,3 МэВ (7,1 МэВ на нуклон)[1] |
Время жизни | Стабильна |
Чётность | + |
Квантовые числа | |
Электрический заряд | 2 |
Спин | 0 |
Изотопический спин | 0 |
Гиперзаряд | 4 |
А́льфа-части́ца (α-частица) — положительно заряженная частица, образованная двумя протонами и двумя нейтронами; ядро атома гелия-4 ( ). Впервые обнаружены
Образование
Альфа-частицы возникают при
Свойства
Проникающая способность
Тяжёлые заряженные частицы взаимодействуют в основном с атомными электронами и поэтому мало отклоняются от направления своего первоначального движения. Вследствие этого пробег тяжёлой частицы R измеряют расстоянием по прямой от источника частиц до точки их остановки. Обычно пробег измеряется в единицах длины (м, см, мкм), а также поверхностной плотности материала (или, что равнозначно, длины пробега, умноженной на плотность) (г/см2). Выражение пробега в единицах длины имеет смысл для фиксированной плотности среды (например, часто в качестве среды выбирается сухой воздух при нормальных условиях). Физический смысл пробега в терминах поверхностной плотности — масса единицы площади слоя, достаточного для остановки частицы.
Среда | Энергия α-частиц, МэВ | |||
---|---|---|---|---|
4 | 6 | 8 | 10 | |
Длина пробега α-частицы, мм | ||||
Воздух при нормальных условиях | 25 | 46 | 74 | 106 |
Биологическая ткань | 0,031 | 0,056 | 0,096 | 0,130 |
Алюминий | 0,016 | 0,030 | 0,048 | 0,069 |
Детектирование
Детектируются альфа-частицы с помощью
В настоящее время наиболее распространены кремниевые поверхностно-барьерные детекторы альфа-частиц, в которых на поверхности полупроводникового кристалла с проводимостью p-типа создаётся тонкий слой с проводимостью n-типа путём диффузионного введения донорной примеси (например,
Воздействие на электронику
Вышеописанный механизм рождения электронно-дырочных пар альфа-частицей в полупроводниках может вызвать несанкционированное переключение полупроводникового триггера при попадании альфа-частицы с достаточной энергией на кремниевый чип. При этом единичный бит в памяти заменяется нулевым (или наоборот). Для уменьшения количества таких ошибок материалы, используемые в производстве микросхем, должны обладать низкой собственной альфа-активностью.
Воздействие на человека
Альфа-частицы, образованные при распаде ядра, имеют начальную кинетическую энергию в диапазоне 1,8—15
Таким образом, опасность для человека при внешнем облучении могут представлять α-частицы с энергиями 10 МэВ и выше, достаточными для преодоления омертвевшего рогового слоя кожного покрова. В то же время большинство исследовательских ускорителей α-частиц работает на энергиях ниже 3 МэВ[11].
Гораздо бо́льшую опасность для человека представляют α-частицы, возникающие при альфа-распаде радионуклидов, попавших внутрь организма (в частности, через
См. также
Примечания
- ↑ 1 2 Оглоблин А. А., Ломанов М. Ф. АЛЬФА-ЧАСТИЦА // Большая российская энциклопедия. Электронная версия (2016); https://old.bigenc.ru/physics/text/1816460 Архивная копия от 27 марта 2022 на Wayback Machine Дата обращения: 27.03.2022
- ↑ Гордиенко В. А. Введение в экологию (15 мая 2012). Дата обращения: 27 марта 2022. Архивировано 27 марта 2022 года.
- ↑ Взаимодействие частиц с веществом Архивная копия от 18 июля 2012 на Wayback Machine.
- ↑ Alpha particle mass in u Архивная копия от 30 октября 2021 на Wayback Machine. 2018 CODATA recommended values.
- ↑ Alpha particle mass energy equivalent in MeV Архивная копия от 23 марта 2021 на Wayback Machine. 2018 CODATA recommended values.
- .
- ↑ Обратите внимание, что в базах данных Nubase2020 и AME 2020 указаны массы и производные величины в отношении нейтрального невозбуждённого атома гелия-4; для пересчёта к альфа-частице (дважды ионизированному атому гелия-4) необходимо вычесть массы двух электронов 2 × 0,510 998 950 00(15) МэВ и прибавить их энергию связи в низшем состоянии, 0,000 079 005 МэВ.
- ↑ В некоторых случаях при альфа-распаде ядро, излучающее альфа-частицу, может вначале перейти в возбуждённое состояние. При этом энергия испускаемой альфа-частицы оказывается меньше, чем при переходе на основной уровень дочернего ядра, поскольку часть энергии остаётся в ядре. Возбуждённый уровень впоследствии распадается в основное состояние ядра, а энергия уносится гамма-квантом или передаётся электронам атомной оболочки (см. Внутренняя конверсия). Однако вероятность перехода ядра при альфа-распаде на возбуждённый уровень, как правило, сильно подавлена, что связано с экспоненциальным уменьшением вероятности альфа-распада при уменьшении кинетической энергии излучаемых альфа-частиц.
- ↑ Публикация 103 Международной Комиссии по радиационной защите (МКРЗ). Пер с англ. / Под общей ред. М. Ф. Киселёва и Н. К. Шандалы. — М.: Изд. ООО ПКФ «Алана», 2009. — С. 68—71. — 1000 экз. — ISBN 978-5-9900350-6-5.
- ↑ Василенко О. И., Ишханов Б. С., Капитонов И. М., Селиверстова Ж. М., Шумаков А. В. Радиация. — М.: Изд-во Московского университета, 1996.
- ↑ 1 2 Би-Би-Си: «Суду рассказали, как в теле Литвиненко нашли полоний» . Дата обращения: 29 января 2015. Архивировано 31 января 2015 года.
Литература
- Красавин Е. А. Проблемы ОБЭ и репарация ДНК. — М., 1989.