Language
Country/Area
No result found
Khám phá sức mạnh của hạt alpha: Tại sao chúng tạo ra bức xạ mạnh như vậy?
Các hạt alpha, còn được gọi là tia alpha hoặc bức xạ alpha, về cơ bản là các hạt được tạo thành từ hai proton và hai neutron, và hình dạng của chúng giống hệt như hạt nhân của heli-4. Các hạt này thường được tạo ra trong quá trình phân rã alpha, nhưng cũng có thể thu được bằng các phương pháp khác. Tên này bắt nguồn từ chữ cái đầu tiên của bảng chữ cái Hy Lạp, "alpha", có ký hiệu là α hoặc α2+. Vì chúng giống hệt với hạt nhân heli nên chúng thường được viết là He2+ hoặc 42He2+, biểu diễn các ion heli có điện tích +2 (thiếu hai electron). Khi ion này nhận được một electron từ môi trường xung quanh, hạt alpha trở thành nguyên tử heli bình thường (trung hòa về điện) 42He. Hạt alpha có spin ròng là 0.
Các hạt alpha được coi là các hạt tích điện rất mạnh với năng lượng đáng kinh ngạc có thể gây ra bức xạ mạnh.
Trong quá trình phân rã phóng xạ alpha tiêu chuẩn, hạt alpha thường có động năng khoảng 5 MeV và di chuyển với tốc độ khoảng 4% tốc độ ánh sáng. Mặc dù chúng là bức xạ hạt có tính ion hóa cao, nhưng độ thâm nhập của chúng lại thấp (chỉ vài cm trong không khí hoặc bị da chặn lại). Tuy nhiên, các hạt alpha tầm xa từ phản ứng phân hạch ba thành phần có năng lượng gấp ba lần và thâm nhập sâu hơn gấp ba lần. Khoảng 10%-12% tia vũ trụ tạo thành hạt nhân heli thường có năng lượng cao hơn hạt nhân heli được tạo ra thông qua quá trình phân rã hạt nhân và do đó có thể có khả năng xuyên thấu cao hơn, có thể xuyên qua cơ thể con người và lớp vật liệu che chắn dày đặc vài mét. phụ thuộc vào năng lượng của nó. Điều này cũng áp dụng ở một mức độ nào đó đối với hạt nhân heli năng lượng cao được tạo ra bởi máy gia tốc hạt.
Nhớ lại quá khứ và hiện tại của hạt alpha
Thuật ngữ hạt alpha lần đầu tiên được Ernest Rutherford đặt ra khi ông báo cáo về các tính chất của bức xạ urani và phát hiện ra rằng bức xạ này thể hiện hai đặc điểm khác nhau. Lịch sử khám phá lâu dài đã giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về bản chất của các hạt alpha. Nguồn hạt alpha nổi tiếng nhất là quá trình phân rã alpha của các nguyên tố nặng. Khi một nguyên tử phát ra hạt alpha trong quá trình phân rã alpha, số khối của nguyên tử giảm đi bốn do mất bốn nucleon trong hạt.
Phân rã alpha là một dạng biến đổi hạt nhân, làm thay đổi số hiệu nguyên tử và khối lượng của một nguyên tử.
Nguồn chính của các hạt alpha là sự phân rã alpha của các nguyên tố nặng, chẳng hạn như sự phân rã của các hạt nhân phóng xạ như urani, urani và bari. Thông qua các thí nghiệm và nghiên cứu sâu hơn, các nhà khoa học phát hiện ra rằng các hạt alpha có thể mất điện tích dương và nhận electron từ môi trường xung quanh, cuối cùng trở thành các nguyên tử heli trung tính. Tính chất thay đổi năng lượng và hấp thụ khiến các hạt alpha đóng vai trò quan trọng trong vật lý hạt nhân.
Năng lượng và tác động sinh học của hạt alpha
Điều hấp dẫn về tính chất động học và hấp thụ của hạt alpha là năng lượng được giải phóng trong quá trình phân rã alpha. Động năng điển hình của một hạt alpha là 5 MeV, một lượng đáng kể đối với một hạt đơn lẻ. Mặc dù khối lượng lớn hơn khiến chúng chậm hơn các loại bức xạ thông thường khác, nhưng tính chất hấp thụ mạnh của chúng khiến chúng có phạm vi cực ngắn, chỉ có thể xuyên qua da khoảng 40 micron, do đó chúng không phải là mối đe dọa đáng kể đến sự sống trong những trường hợp bình thường.
Mặc dù các hạt alpha không gây ra mối đe dọa lớn đến sự sống trong những trường hợp bình thường, nhưng chúng có thể gây ra tổn thương nghiêm trọng do bức xạ khi xâm nhập vào cơ thể.
Tuy nhiên, một khi các hạt phóng xạ alpha xâm nhập vào cơ thể, thông qua đường hít thở, tiêu hóa hoặc tiêm, các hạt alpha này sẽ trở thành chất phóng xạ có sức hủy diệt cực kỳ lớn. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng các hạt alpha gây tổn thương nhiễm sắc thể nhiều hơn từ 10 đến 1000 lần so với cùng lượng bức xạ gamma hoặc beta, điều này cho thấy nguy cơ tiềm ẩn của chúng đối với sức khỏe con người.
Triển vọng ứng dụng của hạt alpha
Với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, các hạt alpha đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật khác nhau. Ví dụ, một số máy phát hiện khói có chứa một lượng nhỏ chất phát alpha để cải thiện khả năng phát hiện. Trong điều trị ung thư, các đồng vị phóng xạ phát ra alpha cũng được sử dụng để nhắm vào các khối u cụ thể, chứng minh tiềm năng quan trọng của chúng trong y học và khoa học sinh học.
Đồng vị phóng xạ alpha đang cung cấp các giải pháp khả thi cho việc điều trị chính xác bệnh ung thư ở người.
Bạn biết đấy, mặc dù các hạt alpha có khả năng bức xạ mạnh nhưng đặc tính của chúng cũng giúp phát triển các ứng dụng an toàn và có thể kiểm soát được. Việc tìm ra vật liệu mới và phương pháp mới để quản lý và sử dụng hạt mạnh mẽ này sẽ mang lại tiến triển gì cho nghiên cứu khoa học? Chúng ta cần suy nghĩ sâu sắc và khám phá nhiều khả năng hơn.
