अल्फा कणों का नेट स्पिन शून्य होता है। मानक अल्फा रेडियोधर्मी क्षय में उनके उत्पादन के तंत्र के कारण , अल्फा कणों में आम तौर पर लगभग 5 MeV की गतिज ऊर्जा होती है , और प्रकाश की गति के 4% के आसपास एक वेग होता है । (अल्फा क्षय में इन आंकड़ों की सीमाओं के लिए नीचे चर्चा देखें।) वे कण विकिरण का एक अत्यधिक आयनकारी रूप हैं , और (जब रेडियोधर्मी अल्फा क्षय के परिणामस्वरूप ) आमतौर पर कम प्रवेश गहराई होती है ( हवा के कुछ सेंटीमीटर द्वारा रोक दी जाती है , या द्वारा त्वचा )। Show
हालांकि, टर्नरी विखंडन से तथाकथित लंबी दूरी के अल्फा कण तीन गुना ऊर्जावान होते हैं, और तीन गुना दूर तक प्रवेश करते हैं। हीलियम नाभिक जो १०-१२% कॉस्मिक किरणों का निर्माण करते हैं, वे भी आमतौर पर परमाणु क्षय प्रक्रियाओं द्वारा उत्पादित की तुलना में बहुत अधिक ऊर्जा वाले होते हैं, और इस प्रकार अत्यधिक मर्मज्ञ और मानव शरीर को पार करने में सक्षम हो सकते हैं और घने ठोस परिरक्षण के कई मीटर भी हो सकते हैं उनकी ऊर्जा पर। कुछ हद तक, यह कण त्वरक द्वारा उत्पादित बहुत उच्च ऊर्जा वाले हीलियम नाभिक के बारे में भी सच है। नामकुछ विज्ञान लेखक दोगुने आयनित हीलियम नाभिक ( He .) का उपयोग करते हैं2+ अल्फा कणों के स्रोतअल्फा क्षयएक भौतिक विज्ञानी एक बादल कक्ष में पोलोनियम स्रोत के क्षय से अल्फा कणों को देखता है एक आइसोप्रोपेनॉल क्लाउड चैंबर (एक कृत्रिम स्रोत रेडॉन-२२० के इंजेक्शन के बाद) में अल्फा विकिरण का पता चला । अल्फा कणों का सबसे प्रसिद्ध स्रोत भारी (> 106 u परमाणु भार) परमाणुओं का अल्फा क्षय है । जब एक परमाणु अल्फा क्षय में एक अल्फा कण का उत्सर्जन करता है, तो अल्फा कण में चार न्यूक्लियॉन के नुकसान के कारण परमाणु की द्रव्यमान संख्या चार घट जाती है । परमाणु का परमाणु क्रमांक दो से नीचे चला जाता है, दो प्रोटॉनों की हानि के परिणामस्वरूप - परमाणु एक नया तत्व बन जाता है। अल्फा क्षय द्वारा इस प्रकार के परमाणु रूपांतरण के उदाहरण हैं यूरेनियम का थोरियम में क्षय , और रेडियम से रेडॉन तक । अल्फा कण आमतौर पर यूरेनियम , थोरियम , एक्टिनियम और रेडियम जैसे बड़े रेडियोधर्मी नाभिकों के साथ-साथ ट्रांसयूरानिक तत्वों द्वारा उत्सर्जित होते हैं। अन्य प्रकार के क्षय के विपरीत, एक प्रक्रिया के रूप में अल्फा क्षय में न्यूनतम आकार का परमाणु नाभिक होना चाहिए जो इसका समर्थन कर सके। छोटी से छोटी नाभिक तारीख करने के लिए है कि अल्फा उत्सर्जन में सक्षम होना पाया गया हैं बेरिलियम-8 और सबसे हल्का न्यूक्लाइड की टेल्यूरियम (तत्व 52), 104 और 109 के बीच बड़े पैमाने पर संख्या के साथ अल्फा क्षय कभी कभी एक उत्तेजित अवस्था में नाभिक छोड़ देता है, गामा किरण का उत्सर्जन तब अतिरिक्त ऊर्जा को हटा देता है । अल्फा क्षय में उत्पादन का तंत्रबीटा क्षय के विपरीत , अल्फा क्षय के लिए जिम्मेदार मूलभूत अंतःक्रियाएं विद्युत चुम्बकीय बल और परमाणु बल के बीच संतुलन हैं । अल्फा कण और शेष नाभिक के बीच कूलम्ब प्रतिकर्षण [2] के परिणामस्वरूप अल्फा क्षय होता है, जिसमें दोनों का एक सकारात्मक विद्युत आवेश होता है , लेकिन जिसे परमाणु बल द्वारा रोक कर रखा जाता है । में शास्त्रीय भौतिकी , अल्फा कण से बचने के लिए पर्याप्त ऊर्जा नहीं है अच्छी तरह से संभावित अच्छी तरह के एक तरफ है, जो एक प्रतिकारक के कारण विद्युत चुम्बकीय बल द्वारा पीछा किया जाता ऊपर जाने के लिए नाभिक के अंदर मजबूत बल से (यह अच्छी तरह से मजबूत बल भागने शामिल दूसरी तरफ पुश-ऑफ)। हालांकि, क्वांटम टनलिंग प्रभाव अल्फा को भागने की अनुमति देता है, भले ही उनके पास परमाणु बल को दूर करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा न हो । यह पदार्थ की तरंग प्रकृति द्वारा अनुमत है, जो अल्फा कण को नाभिक से इतनी दूर एक क्षेत्र में अपना कुछ समय बिताने की अनुमति देता है कि प्रतिकारक विद्युत चुम्बकीय बल की क्षमता ने परमाणु बल के आकर्षण के लिए पूरी तरह से मुआवजा दिया है। इस बिंदु से, अल्फा कण बच सकते हैं। टर्नरी विखंडनपरमाणु प्रक्रिया से प्राप्त विशेष रूप से ऊर्जावान अल्फा कण टर्नरी विखंडन की अपेक्षाकृत दुर्लभ (कुछ सौ में से एक) परमाणु विखंडन प्रक्रिया में उत्पन्न होते हैं । इस प्रक्रिया में, सामान्य दो के बजाय घटना से तीन आवेशित कण उत्पन्न होते हैं, जिनमें से सबसे छोटे आवेशित कण संभवतः (90% संभावना) एक अल्फा कण होते हैं। ऐसे अल्फा कणों को "लॉन्ग रेंज अल्फ़ाज़" कहा जाता है क्योंकि उनकी 16 MeV की विशिष्ट ऊर्जा पर, वे अल्फा क्षय द्वारा उत्पन्न होने वाली ऊर्जा की तुलना में कहीं अधिक उच्च ऊर्जा पर होते हैं। टर्नरी विखंडन न्यूट्रॉन-प्रेरित विखंडन ( परमाणु रिएक्टर में होने वाली परमाणु प्रतिक्रिया ) दोनों में होता है, और यह भी कि जब विखंडनीय और विखंडनीय एक्टिनाइड न्यूक्लाइड्स (यानी, विखंडन में सक्षम भारी परमाणु) रेडियोधर्मी क्षय के रूप में सहज विखंडन से गुजरते हैं। दोनों प्रेरित और स्वतःस्फूर्त विखंडन में, भारी नाभिक में उपलब्ध उच्च ऊर्जा के परिणामस्वरूप अल्फा क्षय से उच्च ऊर्जा की लंबी दूरी के अल्फा होते हैं। त्वरकऊर्जावान हीलियम नाभिक (हीलियम आयन) का उत्पादन साइक्लोट्रॉन , सिंक्रोट्रॉन और अन्य कण त्वरक द्वारा किया जा सकता है । कन्वेंशन यह है कि उन्हें आम तौर पर "अल्फा कण" के रूप में संदर्भित नहीं किया जाता है। सौर कोर प्रतिक्रियाएंजैसा कि उल्लेख किया गया है, हीलियम नाभिक सितारों में परमाणु प्रतिक्रियाओं में भाग ले सकता है, और कभी-कभी और ऐतिहासिक रूप से इन्हें अल्फा प्रतिक्रियाओं के रूप में संदर्भित किया गया है (उदाहरण के लिए ट्रिपल अल्फा प्रक्रिया देखें )। ब्रह्मांडीय किरणोंइसके अलावा, अत्यंत उच्च ऊर्जा वाले हीलियम नाभिक जिन्हें कभी-कभी अल्फा कण कहा जाता है, ब्रह्मांडीय किरणों का लगभग 10 से 12% हिस्सा बनाते हैं । ब्रह्मांडीय किरण उत्पादन के तंत्र पर बहस जारी है। ऊर्जा और अवशोषणमुख्य उत्सर्जित अल्फा कण ऊर्जा वाले रेडियोधर्मी न्यूक्लाइड का उदाहरण चयन उनके परमाणु क्रमांक के विरुद्ध प्लॉट किया गया। [४] ध्यान दें कि प्रत्येक न्यूक्लाइड का एक विशिष्ट अल्फा स्पेक्ट्रम होता है । अल्फा क्षय में उत्सर्जित अल्फा कण की ऊर्जा उत्सर्जन प्रक्रिया के लिए आधे जीवन पर मामूली रूप से निर्भर है, आधे जीवन में परिमाण अंतर के कई आदेश 50% से कम के ऊर्जा परिवर्तनों से जुड़े हुए हैं, जो गीजर-नुटॉल द्वारा दिखाया गया है। कानून । उत्सर्जित अल्फा कणों की ऊर्जा भिन्न होती है, उच्च ऊर्जा वाले अल्फा कण बड़े नाभिक से उत्सर्जित होते हैं, लेकिन अधिकांश अल्फा कणों में 3 और 7 MeV (मेगा-इलेक्ट्रॉन-वोल्ट) के बीच की ऊर्जा होती है, जो कि बहुत लंबे और अत्यंत छोटे आधे जीवन के अनुरूप होती है। क्रमशः अल्फा-उत्सर्जक न्यूक्लाइड। ऊर्जा और अनुपात अक्सर अलग होते हैं और अल्फा स्पेक्ट्रोमेट्री के रूप में विशिष्ट न्यूक्लाइड की पहचान करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । 5 MeV की विशिष्ट गतिज ऊर्जा के साथ; उत्सर्जित अल्फा कणों की गति 15,000 किमी/सेकेंड है, जो प्रकाश की गति का 5% है। यह ऊर्जा एक कण के लिए पर्याप्त मात्रा में ऊर्जा है, लेकिन उनके उच्च द्रव्यमान का अर्थ है कि अल्फा कणों की गति किसी अन्य सामान्य प्रकार के विकिरण की तुलना में कम होती है, जैसे β कण , न्यूट्रॉन । [५] उनके आवेश और बड़े द्रव्यमान के कारण, अल्फा कण आसानी से सामग्री द्वारा अवशोषित हो जाते हैं, और वे हवा में केवल कुछ सेंटीमीटर की यात्रा कर सकते हैं। उन्हें टिशू पेपर या मानव त्वचा की बाहरी परतों द्वारा अवशोषित किया जा सकता है। वे आम तौर पर लगभग 40 माइक्रोमीटर त्वचा में प्रवेश करते हैं , कुछ कोशिकाओं की गहराई के बराबर । जैविक प्रभावअवशोषण की छोटी सीमा और त्वचा की बाहरी परतों में प्रवेश करने में असमर्थता के कारण, अल्फा कण सामान्य रूप से जीवन के लिए खतरनाक नहीं होते हैं, जब तक कि स्रोत को निगला या श्वास नहीं लिया जाता है। [६] इस उच्च द्रव्यमान और मजबूत अवशोषण के कारण, यदि अल्फा-उत्सर्जक रेडियोन्यूक्लाइड शरीर में प्रवेश करते हैं (साँस लेने, अंतर्ग्रहण या इंजेक्शन लगाने पर, जैसा कि १९५० के दशक से पहले उच्च गुणवत्ता वाले एक्स-रे छवियों के लिए थोरोट्रास्ट के उपयोग के साथ ) अल्फा विकिरण आयनकारी विकिरण का सबसे विनाशकारी रूप है । यह सबसे मजबूत आयनकारी है, और पर्याप्त मात्रा में बड़ी मात्रा में विकिरण विषाक्तता के किसी भी या सभी लक्षणों का कारण बन सकता है । यह अनुमान लगाया गया है कि अल्फा कणों से गुणसूत्र क्षति 10 से 1000 गुना अधिक होती है, जो कि गामा या बीटा विकिरण के बराबर मात्रा के कारण होती है, औसत 20 गुना पर सेट किया जाता है। प्लूटोनियम और यूरेनियम से आंतरिक रूप से अल्फा विकिरण के संपर्क में आने वाले यूरोपीय परमाणु श्रमिकों के एक अध्ययन में पाया गया कि जब सापेक्ष जैविक प्रभावशीलता को 20 माना जाता है, तो अल्फा विकिरण की कैंसरजन्य क्षमता (फेफड़ों के कैंसर के संदर्भ में) की खुराक के लिए रिपोर्ट की गई के अनुरूप प्रतीत होती है। बाहरी गामा विकिरण यानी साँस में लिए गए अल्फा-कणों की एक दी गई खुराक गामा विकिरण की 20 गुना अधिक खुराक के समान जोखिम प्रस्तुत करती है। [7] emitter शक्तिशाली अल्फा पोलोनियम -210 (के एक मिलीग्राम 210 प्रति सेकंड कई अल्फा कण के रूप में की 4.215 ग्राम के रूप में पो का उत्सर्जन करता है 226 रा में एक भूमिका निभा का संदेह है) फेफड़ों के कैंसर और मूत्राशय कैंसर से संबंधित तम्बाकू धूम्रपान । [८] २००६ में रूसी असंतुष्ट और पूर्व एफएसबी अधिकारी अलेक्जेंडर वी. लिट्विनेंको को मारने के लिए २१० पो का इस्तेमाल किया गया था । [९] जब अल्फा कण उत्सर्जक समस्थानिकों को अंतर्ग्रहण किया जाता है, तो वे अपने आधे जीवन या क्षय दर की तुलना में कहीं अधिक खतरनाक होते हैं, क्योंकि अल्फा विकिरण की उच्च सापेक्ष जैविक प्रभावशीलता जैविक क्षति का कारण बनती है। अल्फा विकिरण औसतन लगभग २० गुना अधिक खतरनाक है, और साँस के अल्फा उत्सर्जक के साथ प्रयोगों में, बीटा उत्सर्जक या गामा उत्सर्जक रेडियोआइसोटोप की एक समान गतिविधि की तुलना में १००० गुना अधिक खतरनाक [१०] है । खोज और उपयोग का इतिहासअल्फा विकिरण में हीलियम -4 नाभिक होता है और इसे कागज की एक शीट द्वारा आसानी से रोक दिया जाता है। बीटा विकिरण, जिसमें इलेक्ट्रॉन होते हैं , एक एल्यूमीनियम प्लेट द्वारा रोक दिया जाता है। गामा विकिरण अंततः अवशोषित हो जाता है क्योंकि यह एक घने पदार्थ में प्रवेश करता है। सीसा अपने घनत्व के कारण गामा विकिरण को अवशोषित करने में अच्छा होता है। एक अल्फा कण एक चुंबकीय क्षेत्र द्वारा विक्षेपित होता है एक पतली धातु की शीट पर अल्फा कणों का फैलाव 1899 में, भौतिक विज्ञानी अर्नेस्ट रदरफोर्ड (मॉन्ट्रियल, कनाडा में मैकगिल विश्वविद्यालय में काम कर रहे) और पॉल विलार्ड (पेरिस में काम कर रहे) ने विकिरण को तीन प्रकारों में विभाजित किया: अंततः रदरफोर्ड द्वारा अल्फा, बीटा और गामा नाम दिया गया, जो वस्तुओं के प्रवेश और विक्षेपण के आधार पर था। चुंबकीय क्षेत्र। [११] रदरफोर्ड द्वारा अल्फा किरणों को साधारण वस्तुओं के सबसे कम प्रवेश वाले के रूप में परिभाषित किया गया था। रदरफोर्ड के काम में एक अल्फा कण के द्रव्यमान और उसके आवेश के अनुपात का मापन भी शामिल था, जिसने उन्हें इस परिकल्पना के लिए प्रेरित किया कि अल्फा कणों पर हीलियम आयनों का दोगुना आवेश था (बाद में नंगे हीलियम नाभिक के रूप में दिखाया गया)। [१२] १९०७ में, अर्नेस्ट रदरफोर्ड और थॉमस रॉयड्स ने अंततः साबित कर दिया कि अल्फा कण वास्तव में हीलियम आयन थे। [१३] ऐसा करने के लिए उन्होंने अल्फा कणों को एक खाली ट्यूब की एक बहुत पतली कांच की दीवार में घुसने दिया, इस प्रकार ट्यूब के अंदर बड़ी संख्या में परिकल्पित हीलियम आयनों को पकड़ लिया। इसके बाद उन्होंने ट्यूब के अंदर एक बिजली की चिंगारी पैदा की । परिणामी गैस के स्पेक्ट्रा के बाद के अध्ययन से पता चला कि यह हीलियम था और अल्फा कण वास्तव में परिकल्पित हीलियम आयन थे। चूंकि अल्फा कण स्वाभाविक रूप से होते हैं, लेकिन परमाणु प्रतिक्रिया में भाग लेने के लिए पर्याप्त ऊर्जा हो सकती है, उनके अध्ययन से परमाणु भौतिकी का बहुत प्रारंभिक ज्ञान हुआ । रदरफोर्ड अल्फा कण द्वारा उत्सर्जित इस्तेमाल किया रेडियम ब्रोमाइड अनुमान लगाने के लिए कि जे जे थामसन के बेर पुडिंग मॉडल परमाणु के मौलिक रूप से दोषपूर्ण था। में रदरफोर्ड के सोने की पन्नी प्रयोग अपने छात्रों द्वारा किए गए हंस गीजर और अर्नेस्ट मार्सडेन , अल्फा कण का एक संकीर्ण बीम स्थापित किया गया था, बहुत पतली (कुछ सौ परमाणुओं मोटी) सोने की पन्नी के माध्यम से गुजर। अल्फा कणों का पता जिंक सल्फाइड स्क्रीन द्वारा लगाया गया , जो अल्फा कण के टकराने पर प्रकाश की एक फ्लैश उत्सर्जित करता है। रदरफोर्ड ने परिकल्पना की कि, परमाणु के " प्लम पुडिंग " मॉडल को सही मानते हुए , सकारात्मक चार्ज किए गए अल्फा कण केवल थोड़े से विक्षेपित होंगे, यदि बिल्कुल भी, बिखरे हुए सकारात्मक चार्ज की भविष्यवाणी की जाए। यह पाया गया कि कुछ अल्फा कण अपेक्षा से बहुत बड़े कोणों पर विक्षेपित हुए थे (रदरफोर्ड द्वारा इसे जांचने के लिए एक सुझाव पर) और कुछ लगभग सीधे वापस उछल गए। हालांकि अधिकांश अल्फा कण उम्मीद के मुताबिक सीधे चले गए, रदरफोर्ड ने टिप्पणी की कि कुछ कण जो विक्षेपित थे, टिशू पेपर पर पंद्रह इंच के खोल को शूट करने के समान थे, केवल इसे उछालने के लिए, फिर से "प्लम पुडिंग" सिद्धांत को सही मानते हुए . यह निर्धारित किया गया था कि परमाणु का धनात्मक आवेश उसके केंद्र में एक छोटे से क्षेत्र में केंद्रित था, जिससे धनात्मक आवेश इतना सघन हो गया कि किसी भी धनात्मक आवेशित अल्फा कणों को विक्षेपित कर सके जो बाद में नाभिक के रूप में जाना जाता था। इस खोज से पहले, यह ज्ञात नहीं था कि अल्फा कण स्वयं परमाणु नाभिक थे, न ही प्रोटॉन या न्यूट्रॉन के अस्तित्व के बारे में पता था। इस खोज के बाद, जे जे थॉमसन के "प्लम पुडिंग" मॉडल को छोड़ दिया गया था, और रदरफोर्ड के प्रयोग ने बोहर मॉडल और बाद में परमाणु के आधुनिक तरंग-यांत्रिक मॉडल का नेतृत्व किया । रेडियोधर्मी क्षय के माध्यम से उत्सर्जित विशिष्ट अल्फा कण के लिए हवा में ऊर्जा-हानि ( ब्रैग वक्र )। परमाणु भौतिक विज्ञानी वोल्फहार्ट विलीमज़िक द्वारा प्राप्त एक एकल अल्फा कण का निशान, विशेष रूप से अल्फा कणों के लिए बनाए गए अपने स्पार्क कक्ष के साथ। 1917 में, रदरफोर्ड ने गलती से एक तत्व के दूसरे तत्व के निर्देशित परमाणु रूपांतरण के रूप में समझने के लिए गलती से अल्फा कणों का उपयोग किया । प्राकृतिक रेडियोधर्मी क्षय के परिणामस्वरूप 1901 से तत्वों के एक से दूसरे में परिवर्तन को समझा गया था , लेकिन जब रदरफोर्ड ने अल्फा कणों को हवा में क्षय से प्रक्षेपित किया, तो उन्होंने पाया कि इससे एक नए प्रकार का विकिरण उत्पन्न हुआ जो हाइड्रोजन नाभिक साबित हुआ (रदरफोर्ड नामित ये प्रोटॉन )। आगे के प्रयोग से पता चला कि प्रोटॉन हवा के नाइट्रोजन घटक से आ रहे हैं, और प्रतिक्रिया को प्रतिक्रिया में नाइट्रोजन के ऑक्सीजन में रूपांतरण के रूप में घटाया गया था। 14 एन + α → 17 ओ + पीयह पहली खोजी गई परमाणु प्रतिक्रिया थी । आसन्न चित्रों के लिए: ब्रैग द्वारा ऊर्जा-हानि वक्र के अनुसार, यह पहचानने योग्य है कि ट्रेस के अंत में अल्फा कण वास्तव में अधिक ऊर्जा खो देता है। [14] एंटी-अल्फा कण2011 में, अंतरराष्ट्रीय के सदस्यों स्टार सहयोग का उपयोग कर रिलेतिविस्तिक हैवी आयन कोलाइडर में ऊर्जा विभाग के Brookhaven राष्ट्रीय प्रयोगशाला का पता चला प्रतिकण हीलियम नाभिक के साथी, भी विरोधी अल्फा के रूप में जाना। [१५] इस प्रयोग में सोने के आयनों का इस्तेमाल लगभग प्रकाश की गति से होता था और एंटीपार्टिकल बनाने के लिए सिर से टकराता था। [16] अनुप्रयोग
अल्फा विकिरण और DRAM त्रुटियांकंप्यूटर प्रौद्योगिकी में, डायनेमिक रैंडम एक्सेस मेमोरी (DRAM) " सॉफ्ट एरर " को 1978 में Intel के DRAM चिप्स में अल्फा कणों से जोड़ा गया था । इस खोज से अर्धचालक पदार्थों की पैकेजिंग में रेडियोधर्मी तत्वों का सख्त नियंत्रण हुआ और इस समस्या को काफी हद तक हल माना जाता है। [17] यह सभी देखें
संदर्भ
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