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Explorando o poder das partículas alfa: por que elas geram radiação tão intensa?
Partículas alfa, também conhecidas como raios alfa ou radiação alfa, são basicamente partículas compostas de dois prótons e dois nêutrons, e seu formato é exatamente o mesmo do núcleo do hélio-4. Essas partículas geralmente são produzidas durante o decaimento alfa, mas também podem ser obtidas por outros meios. O nome vem da primeira letra do alfabeto grego, "alfa", cujo símbolo é α ou α2+. Como são idênticos aos núcleos de hélio, eles são frequentemente escritos como He2+ ou 42He2+, representando íons de hélio com carga +2 (faltando dois elétrons). Quando esse íon ganha um elétron de seu ambiente, a partícula alfa se torna um átomo de hélio normal (eletricamente neutro) 42He. A partícula alfa tem um spin líquido de 0.
As partículas alfa são consideradas partículas com carga muito forte e energia incrível, capazes de causar radiação forte.
No decaimento radioativo alfa padrão, a partícula alfa normalmente tem uma energia cinética de cerca de 5 MeV e viaja a cerca de 4% da velocidade da luz. Embora sejam uma radiação de partículas altamente ionizantes, sua profundidade de penetração é baixa (apenas alguns centímetros no ar ou bloqueada pela pele). Entretanto, as partículas alfa de longo alcance da fissão ternária têm três vezes mais energia e penetram três vezes mais profundamente. Os aproximadamente 10%-12% dos raios cósmicos que formam os núcleos de hélio geralmente têm energia mais alta do que os núcleos de hélio produzidos por processos de decaimento nuclear e, portanto, podem ter maior penetração, capazes de atravessar o corpo humano e vários metros de blindagem densa. material, que depende de sua energia. Isso também se aplica, até certo ponto, aos núcleos de hélio de alta energia produzidos por aceleradores de partículas.
Lembrando o passado e o presente da partícula alfa
O termo partícula alfa foi cunhado pela primeira vez por Ernest Rutherford quando ele relatou as propriedades da radiação do urânio e descobriu que a radiação exibia duas características diferentes. A longa história de exploração deu aos cientistas uma compreensão mais clara da natureza das partículas alfa. A fonte mais famosa de partículas alfa é o processo de decaimento alfa de elementos pesados. Quando um átomo emite uma partícula alfa no decaimento alfa, o número de massa do átomo diminui em quatro devido à perda de quatro núcleons na partícula.
O decaimento alfa é uma forma de transformação nuclear que altera o número atômico e a massa de um átomo.
A principal fonte de partículas alfa é o decaimento alfa de elementos pesados, como o decaimento de nuclídeos radioativos, como urânio, urânio e bário. Por meio de experimentos e pesquisas adicionais, os cientistas descobriram que as partículas alfa podem perder sua carga positiva e ganhar elétrons do ambiente ao redor, eventualmente se tornando átomos de hélio neutros. As propriedades de mudança de energia e absorção fazem com que as partículas alfa desempenhem um papel importante na física nuclear.
Energia e efeitos biológicos das partículas alfa
O que é fascinante sobre as propriedades cinéticas e de absorção da partícula alfa é a energia liberada durante seu decaimento alfa. A energia cinética típica de uma partícula alfa é de 5 MeV, uma quantidade considerável para uma única partícula. Embora sua massa maior os torne mais lentos do que outros tipos comuns de radiação, suas fortes propriedades de absorção os tornam de alcance extremamente curto, capazes de penetrar na pele por apenas cerca de 40 mícrons, portanto, não são uma ameaça significativa à vida em circunstâncias normais.
Embora as partículas alfa não representem uma grande ameaça à vida em circunstâncias normais, elas podem causar danos graves por radiação quando entram no corpo.
Entretanto, quando os radionuclídeos alfa entram no corpo, seja por inalação, ingestão ou injeção, essas partículas alfa se tornam substâncias radioativas extremamente destrutivas. Estudos mostram que as partículas alfa causam de 10 a 1.000 vezes mais danos cromossômicos do que a mesma quantidade de radiação gama ou beta, o que mostra seus riscos potenciais à saúde humana.
Perspectivas de aplicação de partículas alfa
Com o avanço da ciência e da tecnologia, as partículas alfa têm sido amplamente utilizadas em vários campos técnicos. Por exemplo, alguns detectores de fumaça contêm traços de emissores alfa para melhorar a capacidade de detecção. No tratamento do câncer, isótopos radioativos emitidos por alfa também são usados para atingir tumores específicos, demonstrando seu importante potencial na medicina e nas ciências biológicas.
Os radioisótopos alfa estão fornecendo soluções possíveis para o tratamento de precisão do câncer em humanos.
Você sabe, embora as partículas alfa tenham fortes capacidades de radiação, suas características também possibilitam o desenvolvimento de aplicações seguras e controláveis. Que tipo de progresso a descoberta de novos materiais e novos métodos para gerenciar e utilizar essa partícula poderosa trará para a pesquisa científica? Precisamos pensar profundamente e explorar mais possibilidades.
