ההבדל העיקרי - חלקיקי אלפא לעומת ביתא מול גמא

רדיואקטיביות היא תהליך של ריקבון של יסודות כימיים עם הזמן. ריקבון זה מתרחש באמצעות פליטת חלקיקים שונים. פליטת חלקיקים נקראת גם פליטת קרינה. הקרינה נפלטת מגרעין האטום, ממירה פרוטונים או נויטרונים של הגרעין לחלקיקים שונים. תהליך הרדיואקטיביות מתרחש באטומים לא יציבים. אטומים לא יציבים אלה עוברים רדיואקטיביות על מנת לייצב את עצמם. ישנם שלושה סוגים עיקריים של חלקיקים שיכולים להיפלט כקרינה. הם חלקיקי אלפא (α), חלקיקי בטא (β) וחלקיקי גמא (γ). ההבדל העיקרי בין אלפא בטא לחלקיקי גמא הוא זה לחלקיקי אלפא יש את כוח החדירה הזעיר ביותר בעוד שלחלקיקי בטא יש כוח חדירה מתון ולחלקיקי הגמא יש את כוח החדירה הגבוה ביותר.

אזורי מפתח מכוסים

1. מה הם חלקיקי אלפא - הגדרה, נכסים, מנגנון פליטה, יישומים 2. מהם חלקיקי בטא - הגדרה, נכסים, מנגנון פליטה, יישומים 3. מהם חלקיקי גמא - הגדרה, נכסים, מנגנון פליטה, יישומים 4. מה ההבדל בין חלקיקי אלפא ביתא לגמא - השוואה בין הבדלים מרכזיים

מונחי מפתח: אלפא, בטא, גמא, נייטרונים, פרוטונים, ריקבון רדיואקטיבי, רדיואקטיביות, קרינה

מהם חלקיקי אלפא

חלקיק אלפא הוא מין כימי זהה לגרעין הליום וניתן לו את הסמל α. חלקיקי אלפא מורכבים משני פרוטונים ושני נויטרונים. חלקיקי אלפא אלה יכולים להשתחרר מגרעין האטום הרדיואקטיבי. חלקיקי אלפא נפלטים בתהליך ריקבון האלפא.

פליטת חלקיקי אלפא מתרחשת באטומים "עשירים בפרוטונים". לאחר פליטת חלקיק אלפא אחד מגרעין האטום של יסוד מסוים, גרעין זה משתנה, והוא הופך ליסוד כימי אחר. הסיבה לכך היא ששני פרוטונים מוסרים מהגרעין בפליטת האלפא, וכתוצאה מכך מספר אטומי מופחת. (המספר האטומי הוא המפתח לזיהוי יסוד כימי. שינוי במספר האטומי מצביע על הפיכת יסוד אחד למשנהו).

איור 1: ריקבון אלפא

מכיוון שבחלקיק האלפא אין אלקטרונים, חלקיק האלפא הוא חלקיק טעון. שני הפרוטונים נותנים +2 מטען חשמלי לחלקיק האלפא. המסה של חלקיק האלפא היא כ -4 אמו. לכן חלקיקי אלפא הם החלקיקים הגדולים ביותר שנפלטים מגרעין.

עם זאת, כוח החדירה של חלקיקי אלפא ירוד במידה ניכרת. אפילו נייר דק יכול לעצור חלקיקי אלפא או קרינת אלפא. אך העוצמה המייננת של חלקיקי אלפא גבוהה מאוד. מכיוון שחלקיקי אלפא טעונים חיובית, הם יכולים בקלות לקחת אלקטרונים מאטומים אחרים. הסרה זו של אלקטרונים מאטומים אחרים גורמת לאותם אטומים להתייבש. מכיוון שחלקיקי האלפא הללו הם חלקיקים טעונים, הם נמשכים בקלות על ידי שדות חשמליים ושדות מגנטיים.

מהם חלקיקי בטא

חלקיק בטא הוא אלקטרון במהירות גבוהה או פוזיטרון. הסמל של חלקיק בטא הוא β. חלקיקי בטא אלה משתחררים מאטומים לא יציבים "עשירים בנויטרונים". אטומים אלה מקבלים מצב יציב על ידי הסרת הניוטרונים והפיכתם לאלקטרונים או פוזיטרונים. הסרת חלקיק בטא משנה את היסוד הכימי. נויטרון הופך לפרוטון וחלקיק בטא. לכן מספר האטום גדל ב 1. ואז הוא הופך ליסוד כימי אחר.

חלקיק בטא אינו אלקטרון מפגזי האלקטרון החיצוניים. אלה נוצרים בגרעין. אלקטרון טעון שלילי ופוזיטרון טעון חיובי. אבל פוזיטרונים זהים לאלקטרונים. לכן ריקבון הבטא מתרחש בשתי דרכים כמו פליטת β+ ו- β פליטה. פליטת β+ כוללת פליטת פוזיטרונים. פליטת β כוללת פליטת אלקטרונים.

איור 2: β- פליטה

חלקיקי בטא מסוגלים לחדור לאוויר ולנייר, אך ניתנים לעצירה על ידי יריעה מתכתית דקה (כגון אלומיניום). זה יכול ליינן את החומר שהוא פוגש. מכיוון שהם חלקיקים טעונים שלילית (או חיובית אם זה פוזיטרון), הם יכולים לדחות אלקטרונים באטומים אחרים. כתוצאה מכך יינון החומר.

מכיוון שמדובר בחלקיקים טעונים, חלקיקי בטא נמשכים לשדות חשמליים ושדות מגנטיים. המהירות של חלקיק בטא היא כ -90% ממהירות האור. חלקיקי בטא מסוגלים לחדור לעור האדם.

מה הם חלקיקי גמא

חלקיקי גמא הם פוטונים הנושאים אנרגיה בצורה של גלים אלקטרומגנטיים. לכן קרינת גמא אינה מורכבת מחלקיקים בפועל. פוטונים הם חלקיקים היפותטיים. קרינת גמא נפלטת מאטומים לא יציבים. אטומים אלה מתייצבים על ידי הסרת האנרגיה כפוטונים על מנת להשיג מצב אנרגיה נמוך יותר.

קרינת הגמא היא קרינה אלקטרומגנטית בתדירות גבוהה ובאורך גל נמוך. פוטונים או חלקיקי הגמא אינם טעונים חשמלית ואינם מושפעים משדות מגנטיים או שדות חשמליים. לחלקיקי גמא אין מסה. לכן המסה האטומית של האטום הרדיואקטיבי אינה מופחתת או מוגברת על ידי פליטת חלקיקי גמא. לכן, היסוד הכימי אינו משתנה.

כוחם החודר של חלקיקי הגמא גבוה מאוד. אפילו קרינה קטנה מאוד יכולה לחדור דרך אוויר, ניירות ואפילו יריעות מתכת דקות.

איור 3: ריקבון גמא

חלקיקי גמא מוסרים יחד עם חלקיקי אלפא או בטא. ריקבון אלפא או בטא עשוי לשנות את היסוד הכימי אך אינו יכול לשנות את מצב האנרגיה של היסוד. לכן, אם היסוד עדיין נמצא במצב אנרגיה גבוה יותר, אזי פליטת חלקיקי הגמא מתרחשת על מנת להשיג רמת אנרגיה נמוכה יותר.

ההבדל בין חלקיקי אלפא ביתא לגמא

הַגדָרָה

חלקיקי אלפא: חלקיק אלפא הוא מין כימי זהה לגרעין הליום.

חלקיקי בטא: חלקיק בטא הוא אלקטרון במהירות גבוהה או פוזיטרון.

חלקיקי גמא: חלקיק גמא הוא פוטון הנושא אנרגיה בצורה של גלים אלקטרומגנטיים.

מסה

חלקיקי אלפא: המסה של חלקיק אלפא היא כ -4 אמו.

חלקיקי בטא: המסה של חלקיק בטא היא בערך 5.49 x 10^-4 אמו.

חלקיקי גמא: לחלקיקי גמא אין מסה.

טעינה חשמלית

חלקיקי אלפא: חלקיקי אלפא הם חלקיקים בעלי מטען חיובי.

חלקיקי בטא: חלקיקי בטא הם חלקיקים טעונים חיוביים או שליליים.

חלקיקי גמא: חלקיקי גמא אינם חלקיקים טעונים.

השפעה על המספר האטומי

חלקיקי אלפא: המספר האטומי של היסוד מצטמצם ב -2 יחידות כאשר חלקיק אלפא משתחרר.

חלקיקי בטא: המספר האטומי של היסוד גדל ביחידה אחת כאשר משתחרר חלקיק בטא.

חלקיקי גמא: המספר האטומי אינו מושפע מפליטת חלקיקי גמא.

שינוי ביסוד הכימי

חלקיקי אלפא: פליטת חלקיקי אלפא גורמת לשינוי היסוד הכימי.

חלקיקי בטא: פליטת חלקיקי בטא גורמת לשינוי היסוד הכימי.

חלקיקי גמא: פליטת חלקיקי גמא אינה גורמת לשינוי היסוד הכימי.

כוח חדירה

חלקיקי אלפא: לחלקיקי אלפא יש את כוח החדירה הפחות.

חלקיקי בטא: לחלקיקי בטא יש כוח חדירה מתון.

חלקיקי גמא: לחלקיקי גמא יש את כוח החדירה הגבוה ביותר.

ייצוב כוח

חלקיקי אלפא: חלקיקי אלפא יכולים ליינן אטומים רבים אחרים.

חלקיקי בטא: חלקיקי בטא יכולים ליינן אטומים אחרים, אך אינם טובים כמו חלקיקי אלפא.

חלקיקי גמא: לחלקיקי גמא יש את היכולת הפחות מיננת של חומר אחר.

מְהִירוּת

חלקיקי אלפא: מהירות חלקיקי האלפא היא כעשירית ממהירות האור.

חלקיקי בטא: מהירות חלקיק הבטא הינה כ- 90% ממהירות האור.

חלקיקי גמא: מהירות חלקיקי הגמא שווה למהירות האור.

שדות חשמל ומגנטים

חלקיקי אלפא: חלקיקי אלפא נמשכים לשדות חשמליים ומגנטיים.

חלקיקי בטא: חלקיקי בטא נמשכים לשדות חשמליים ומגנטיים.

חלקיקי גמא: חלקיקי גמא אינם נמשכים לשדות חשמליים ומגנטיים.

סיכום

חלקיקי אלפא, בטא וגמא נפלטים מגרעינים לא יציבים. גרעין פולט חלקיקים שונים אלה על מנת להפוך ליציב. למרות שקרני אלפא ובטא מורכבות מחלקיקים, קרני גמא אינן מורכבות מחלקיקים בפועל. עם זאת, על מנת להבין את התנהגות קרני הגמא ולהשוות אותן לחלקיקי אלפא ובטא, מוצג חלקיק היפותטי הנקרא פוטון. פוטונים אלה הם מנות אנרגיה המובילות אנרגיה ממקום אחד למשנהו כקרן גמא. לכן הם נקראים חלקיקי גמא. ההבדל העיקרי בין אלפא בטא לחלקיקי גמא הוא כוחם החודר.

הפניות:

1. "GCSE Biteize: סוגי קרינה." BBC, זמין כאן. גישה ל- 4 בספטמבר 2017. 2. "קרינת גמא". מרכז משאבי NDT, זמין כאן. גישה ל- 4 בספטמבר 2017. 3. "סוגי קרינה: יסודות קרינה בגמא, אלפא, נויטרון, בטא ורנטגן." מריון, זמין כאן. גישה ל- 4 בספטמבר 2017.

באדיבות התמונה:

1. "Alpha Decay" Von Inductiveload-Eigenes Werk (Gemeinfrei) באמצעות Commons Wikimedia 2. "Beta-minus Decay" Von Inductiveload-Eigenes Werk (Gemeinfrei) באמצעות Commons Wikimedia 3. "Gamma Decay" מאת Inductiveload-תוצרת עצמית (ציבורית) דומיין) באמצעות Commons Wikimedia