ალფა-ნაწილაკი

ალფა-ნაწილაკი (α-ნაწილაკი) — ჰელიუმის ატომის ბირთვი, რომელსაც გამოასხივებს ზოგიერთი რადიოაქტიური ელემენტი.

ალფა გამოსხივება

ალფა-ნაწილაკი აგრეთვე ნეიტრონების ან დამუხტული ნაწილაკების ზემოქმედებით მიმდინარე ზოგიერთი ბირთვული რეაქციის პროდუქტია. მაგალითად პროტონებით ($p$) აზოტის ატომის ($^{14}N$) დაბომბვისას მიიღება ალფა-ნაწილაკი (${\ce {^{14}N{+}p->^{11}C{+}\alpha}}$). ალფა-ნაწილაკი მდგრადია და ოთხი ნუკლონისაგან (ორი პროტონისა და ორი ნეიტრონისაგან) შედგება. მისი მასა უდრის 4.00273 მასის ატომურ ერთეულს ანუ 6976664400000000000♠6.644×10⁻²⁴ გ. ელექტრული მუხტი ორი დადებითი ელემენტარული მუხტის ტოლია, სპინი და მაგნიტური მომენტი ნულის ტოლი, ბმის სრული ენერგია 28.11 მეგევ-ია (7.03 მეგევ თითოეულ ნუკლონზე). ალფა-ნაწილაკი ჰელიუმის ატომების ორჯერადი იონიზაციით მიიღება. ნივთიერებაში ალფა-ნაწილაკის შეღწევის უნარი, მისი ენერგიის მაღალი იონიზაციური დანაკარგის გამო მეტად მცირეა. ალფა-ნაწილაკებს იყენებენ ბირთვული რეაქციების, უმთავრესად ($\alpha$, $n$) ტიპის რეაქციების ჩასატარებლად, ე. ი. ნეიტრონების ხელოვნურ წყაროებში.

ალფა-ნაწილაკების ნაკადით ორგანიზმის გარეგანი დასხივებისას ზიანდება მხოლოდ კანის შიშველი ადგილები და რქოვანა. ალფა-ნაწილაკების დიდ დოზას შეუძლია გააჩინოს ძნელად მოსაშუშებელი წყლულები. გაცილებით საშიშია ალფა-ნაწილაკით შინაგანი დასხივება. ჰაერით ან საკვებით ორგანიზმში მოხვედრილი $\alpha$-გამომსხივარი გროვდება ფილტვებში, ღვიძლში, ელენთასა და თირკმლებში. დიდი ნახევარდაშლის პერიოდისა და მაღალი კონცერეგენული აქტიურობის გამო იგი ახდენს ორგანიზმის ხანგრძლივ დასხივებას, რაც იწვევს ქრონიკულ სხივურ დაავადებას და წარმოშობს ავთვისებიან სიმსივნეს.

კვლევის ისტორია

ე. რეზერფორდის ექსპერიმენტი

რადიოაქტიური სხივების ფიზიკური ბუნების, წარმოშობის, აგრეთვე, ატომის აგებულების შესწავლაში უდიდესი როლი შეასრულა ინგლისელმა მეცნიერმა ე. რეზერფორდმა. 1903 წელს ე. რეზერფორდმა და ფ. სოდმა გამოთქვეს ჰიპოთეზა, რომ რადიოაქტიური გამოსხივება გამოწვეული იყო რადიოაქტიური ნივთიერების ატომების თავისთავადი დაშლით. ამ ჰიპოთზის თანახმად რადიოაქტიური ელემენტის ატომები, ჩვეულებრივი სხვა ელემენტების ატომებისაგან განსხვავებით, არამდგრადია და ადროთა განმავლობაშითავისთავად იშლება. შემდგომმა გამოკვლევებმა ეს ჰიპოთეზა დაადასტურა.

ე. რეზერფორდმა რადიუმის მცირე ნაჭერი მოათავსა ტყვიის სხეულის ვიწრო ხვრელის ფსკერზე. ხვრელიდან გამოსული სხივები გაატარა B ინდუქციის ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში, ხოლო ველიდან გასულ სხივებს დაუხვედრა C ფოტოფირფიტა. ფოტოფირფიტის გამჟღავნებისას აღმოჩნდა, რომ რადიუმი ასხივებდა სამ სხვადახვა ბუნების სხივებს. ამ სხივებს α- (ალფა), β- (ბეტა) და γ- (გამა) სხივები უწოდეს. α- და β-სხივები მაგნიტურ და ელექტრულ ველში იხრება ურთიერთსაწინააღმდეგო მიმართულებით, რაც იმის მაჩვენებელია, რომ ამ სხივების მატარებელ ნაწილაკებს აქვთ სხვადასხვა ნიშნის მუხტები. γ-სხივები მაგნიტურ და ელექტრულ ველში არ გადაიხრება, ამიტომ, ამ სხივებს მატარებელ ნაწილაკებს მუხტი არ გააჩნია.

ე. რეზერფორდმა ზუსტი გაზომვებით დაადგინა, რომ α-ნაწილაკის მუხტი ორჯერ მეტია წყალბადის იონის მუხტზე $q_{\text{α}}=2e=3.2\times 10^{-19}$ კ, ზოლო მასა 4-ჯერ მეტი წყალბადის ატომის მასაზე $m_{\text{α}}=4m_{H}=4\cdot 1836m_{e}\approx 7400m_{e}$. რადგან α-ნაწილაკის თვისება ახასიათებს მთლიანად იონიზირებულ ჰელიუმის ატომს (ჰელიუმის ატომს, რომელმაც ორივე ელექტრონი დაკარგა), ამიტომ, რეზერფორდის დასკვნით α-ნაწილაკი წარმოადგენდა ჰელიუმის ატომის ბირთვს. აღმოჩნდა, რომ α-ნაწილაკები რადიუმიდან ამოდიან დაახლოებით 15000 კმ/წმ სიჩქარით. ცხადია, α-ნაწილაკს ექნება საკმარისად დიდი კინეტიკური ენერგია. მიუხედავად ასეთი დიდი კინეტიკური ენერგიისა α-ნაწილაკები 0.1 მმ სისქის ალუმინის ფირფიტაში მთლიანად შთაინთქმება. საქმე იმაშია, რომ ასეთი სისქის ფირფიტა შეიცავს ${\frac {0.1{\text{მმ}}}{2R}}={\frac {10^{-4}{\text{მ}}}{2\cdot 10^{-10}{\text{მ}}}}=5\cdot 10^{5}$ „ატომურ ფენას“. ცხადია, α-ნაწილაკის ასეთი დიდი რიცხვის „ატომურ ფენაში“ გავლისას მოუხდება ატომებთან მრავალჯერადი დაჯახება, ჰკარგავს თავის კინეტიკურ ენერგიას და რჩება ნივთიერებაში.

იხილეთ აგრეთვე

• ალფა-დაშლა
• ბეტა-ნაწილაკი
• ბეტა-დაშლა
• გამა-გამოსხივება

ლიტერატურა

• ქართული საბჭოთა ენციკლოპედია, ტ. 1, თბ., 1975. — გვ. 343.
• Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994). Física cuántica: Átomos, moléculas, sólidos, núcleos y partículas. México D.F.: Limusa. 968-18-0419-8, 978-9681804190.
• Antonio Ferrer Soria. Físico nuclear y de partículas. Universidad de Valencia.

რესურსები ინტერნეტში

• The LIVEChart of Nuclides - IAEA with filter on alpha decay
• Alpha decay with 3 animated examples showing the recoil of daughter