בייַשפּיל פֿראַגעס וועגן אַלפֿאַ (α) פֿאַרפוילונג
הקדמה
ראַדיאָאַקטיווער פאַרפויל איז דער פּראָצעס דורך וועלכן נישט-סטאַבילע אַטאָם-קערנס פאַרלירן ענערגיע דורך אויסשטראַלן ראַדיאַציע-פּאַרטיקלען. איין טיפּ ראַדיאָאַקטיווער פאַרפויל וואָס ווערט אָפט דיסקוטירט אין פיזיק איז אַלפאַ (α) פאַרפויל. אין אַלפאַ פאַרפויל, לאָזט אַ קערן אַרויס אַן אַלפאַ-פּאַרטיקל, וואָס באַשטייט פון צוויי פּראָטאָנען און צוויי נעיטראָנען, וואָס איז גלייך צו אַ העליום-4 קערן. פֿאַרשטיין אַלפאַ פאַרפויל איז קריטיש אין קערן-פיזיק, כעמיע און אַנדערע פעלדער וואָס זענען פֿאַרבונדן מיט ראַדיאָאַקטיוויטעט. אין דעם אַרטיקל וועלן מיר דיסקוטירן אַ בייַשפּיל פֿון אַלפאַ פאַרפויל, און דערנאָך אַ דיסקוסיע צו פֿאַרשטאַרקן אונדזער פֿאַרשטאַנד פֿון דעם באַגריף.
הקדמה צו אַלפֿאַ דעקיי
אַלפֿאַ פֿאַרפֿאַל פֿאַראורזאַכט ענדערונגען אין דעם קערן פֿון דעם פֿאַרפֿאַלענעם אַטאָם. ווען אַ קערן לאָזט אַרויס אַן אַלפֿאַ טיילכל, פֿאַרקלענערט זיך זײַן אַטאָמישע נומער מיט צוויי און זײַן מאַסע נומער מיט פֿיר. דאָס קען אויסגעדריקט ווערן דורך דער פֿאָלגנדיקער אַלגעמיינער גלייכונג:
\( _{Z}^{A}X \rightarrow _{Z-2}^{A-4}Y + _{2}^{4}\alpha \)
וואו:
– \( _{Z}^{A}X \) איז דער אנפאנגס-קערן (פארן פארפויל).
– \( _{Z-2}^{A-4}Y \) איז דער נייער קערן (נאך פארפוילונג).
– \( _{2}^{4}\alpha \) איז די אַלפֿאַ פּאַרטיקל וואָס ווערט אַרויסגעלאָזט.
אַלף פאַרפוילן בייַשפּיל פּראָבלעם
פראגע 1:
אוראניום-238 (\( _{92}^{238}U \)) צעפֿאַלט זיך דורך אַלפֿאַ עמיסיע. באַשטימט דאָס נײַע עלעמענט וואָס ווערט פּראָדוצירט נאָך איין אַלפֿאַ צעפֿאַל!
פֿאַרעפֿנטלעכט:
צו לייזן דעם פראבלעם, וועלן מיר ניצן די גרונט־פּרינציפּן פון אַלפֿאַ פֿאַרפוילונג.
1. שרייב די אַלפֿאַ פֿאַרפוילונג רעאַקציע:
\( _{92}^{238}U \rightarrow _{Z}^{A}Y + _{2}^{4}\alpha \)
2. באַשטימען די Z און A ווערטן פֿאַר דעם נײַעם עלעמענט:
זינט אלפא טיילכלעך האבן אטאם נומער 2 און מאסע נומער 4, קענען מיר אויסרעכענען:
– אטאמישע נומער פון א נייעם עלעמענט, \( Z = 92 – 2 = 90 \)
– מאַסע נומער פון דעם נייעם עלעמענט, \( A = 238 – 4 = 234 \)
3. געפינט דאָס עלעמענט מיט אַטאָמישן נומער 90:
לויט דער פעריאדישער טאבעלע, איז דער עלעמענט מיט אטאמישער נומער 90 טאריום (Th).
אַזוי, דער נײַער עלעמענט וואָס ווערט געשאַפֿן איז טאָריום-234 (\( _{90}^{234}Th \)). די גאַנצע רעאַקציע איז:
\( _{92}^{238}U \rightarrow _{90}^{234}טה + _{2}^{4}\alpha \)
פראגע 2:
ראַדיום-226 (\( _{88}^{226}Ra \)) צעפֿאַלט זיך צו ראַדאָן-222 נאָך אויסשטראַלן אַן אַלפֿאַ פּאַרטיקל. וויפֿל ענערגיע ווערט באַפֿרײַט אין דעם פּראָצעס? (נעמען אָן אַז די מאַסע פֿון די פּאַרטיקלען איז נישט גרויס און ניצן נאָרמאַלע אַטאָמישע מאַסעס: \( ^{226}Ra = 226.025402 \), \( ^{222}Rn = 222.017570 \), און \( ^{4}He = 4.002602 \); 1 אַטאָמישע מאַסע איינהייט \( \approx \) 931 MeV/c²)
פֿאַרעפֿנטלעכט:
די ענערגיע וואָס ווערט באַפרייט בעת אַלפאַ פאַרפוילן קען מען אויסרעכענען פֿון דעם חילוק אין מאַסע צווישן דעם ערשטן קערן און דעם לעצטן פּראָדוקט און דעם אַלפאַ פּאַרטיקל, וואָס ווערט קאָנווערטירט צו ענערגיע מיט דער גלייכונג E=mc².
1. רעכנט אויס דעם חילוק אין מאַסע פֿאַר און נאָך פֿאַרפוילונג:
מאַסע איידער פאַרפוילונג (ראַדיום-226):
\( m_{\text{before}} = 226.025402 \)
מאַסע נאָך פאַרפוילן (ראַדאָן-222) און אַלפֿאַ פּאַרטיקל:
\( m_{\text{נאך}} = 222.017570 + 4.002602 = 226.020172 \)
מאַסע חילוק:
(Δm = 226.025402 – 226.020172 = 0.005230)
2. פארוואנדלען דעם מאסע-אונטערשייד אין ענערגיע:
באפרייטע ענערגיע, (E = Δm × 931) MeV
(E = 0.005230 × 931) MeV
(E \אומגעפער 4.866 \) MeV
אַלזאָ, די ענערגיע וואָס ווערט באַפרייט אין דעם אַלפֿאַ פֿאַרפויל פֿון ראַדיום-226 צו ראַדאָן-222 איז בערך 4.866 MeV.
אימפליקאציעס און אנווענדונגען פון אלפא דעקיי
אַלפֿאַ פֿאַרפֿאַל האט אַ צאָל אימפּליקאַציעס און אַפּליקאַציעס אין וויסנשאַפֿט און טעכנאָלאָגיע. עטלעכע פֿון זיי אַרייַננעמען:
1. ראַדיאָמעטרישע דייטינג: די מעטאָדע ניצט ראַדיאָאַקטיווע פאַרפוילן צו באַשטימען דעם עלטער פון אַן אָביעקט. אוראַניום-בלייַ דייטינג איז אַ בייַשפּיל וווּ אַלפאַ פאַרפוילן העלפּס באַשטימען דעם עלטער פון שטיינער און מינעראַלס.
2. קענסער טעראַפּיע: עטלעכע איזאָטאָפּן וואָס אַרויסלאָזן אַלפאַ פּאַרטיקלען ווערן גענוצט אין קענסער באַהאַנדלונג. אַלפאַ פּאַרטיקלען האָבן אַ קורץ ראַנגע און הויך ענערגיע, וואָס קענען טייטן קענסער סעלז אין די ציל געגנט אָן שעדיקן די אַרומיק געזונט געוועב.
3. נוקלעארע זיכערהייט: פארשטיין אלפא פארפויל איז וויכטיג אין דעם פלאן און סטאָרידזש פון נוקלעארע מאַטעריאַלן, געגעבן אַז עטלעכע אלפא-עמיטינג איזאָטאָפּן קענען זיין גאָר געפערלעך אויב איינגעאטעמט אָדער איינגעשלונגען.
4. רויך דעטעקטאָרן: עטלעכע רויך דעטעקטאָרן ניצן איזאָטאָפּן וואָס אַרויסלאָזן אַלפאַ פּאַרטיקלען צו דעטעקטירן רויך אין אַ צימער. די אַלפאַ פּאַרטיקלען יאָניזירן די לופט אינעווייניק דעם דעטעקטאָר, און ווען רויך שטערט דעם פּראָצעס, ווערט אַן אַלאַרם אַקטיוויזירט.
קעסימפּולאַן
אַלפֿאַ פֿאַרפוילונג איז אַ טיפּ ראַדיאָאַקטיווער פֿאַרפוילונג וואָס שפּילט אַ וויכטיקע ראָלע אין פֿאַרשידענע וויסנשאַפֿטלעכע פֿעלדער און טעכנאָלאָגישע אַפּליקאַציעס. דורך פֿאַרשטיין אַלפֿאַ פֿאַרפוילונג ביישפּילן, קענען מיר בעסער פֿאַרשטיין די נוקלעאַרע פּראָצעסן וואָס פֿאַראורזאַכן דעם פֿאַרפוילונג און זיינע ענערגעטישע אימפּליקאַציעס. כאָטש אַלפֿאַ פֿאַרפוילונג באַשטייט פֿון פּשוטע ענדערונגען אין מאַסע נומער און אַטאָמישער נומער, קען זיין השפּעה אויף אונדזער וועלט זיין באַדייטנדיק, באַזונדערס אין דעם קאָנטעקסט פֿון געאָלאָגישער צייט-מעכייַע, מעדיצינישע אַפּליקאַציעס און זיכערהייט. די שטודיע פֿון אַלפֿאַ פֿאַרפוילונג גייט ווײַטער פֿאָרויס, עפֿענענדיק נײַע האָריזאָנטן אין פֿאָרשונג און טעכנאָלאָגישע אַפּליקאַציעס.
