Διαφορά μεταξύ σωματιδίων Άλφα Βήτα και Γάμμα

Κύρια διαφορά – Alpha vs Beta vs Gamma Particles

Η ραδιενέργεια είναι μια διαδικασία αποσύνθεσης των χημικών στοιχείων με το χρόνο. Αυτή η διάσπαση συμβαίνει μέσω της εκπομπής διαφορετικών σωματιδίων. Η εκπομπή σωματιδίων ονομάζεται επίσης εκπομπή ακτινοβολίας. Η ακτινοβολία εκπέμπεται από τον πυρήνα ενός ατόμου, μετατρέποντας πρωτόνια ή νετρόνια του πυρήνα σε διαφορετικά σωματίδια. Η διαδικασία της ραδιενέργειας λαμβάνει χώρα σε ασταθή άτομα. Αυτά τα ασταθή άτομα υφίστανται ραδιενέργεια προκειμένου να σταθεροποιηθούν. Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι σωματιδίων που μπορούν να εκπέμπονται ως ακτινοβολία. Είναι σωματίδια άλφα (α), σωματίδια βήτα (β) και σωματίδια γάμμα (γ). Η κύρια διαφορά μεταξύ των σωματιδίων άλφα βήτα και γάμμα είναι ότι τα σωματίδια άλφα έχουν τη μικρότερη ισχύ διείσδυσης ενώ τα σωματίδια βήτα έχουν μέτρια ισχύ διείσδυσης και τα σωματίδια γάμμα την υψηλότερη ισχύ διείσδυσης.

Βασικές περιοχές που καλύπτονται

1. Τι είναι τα σωματίδια Άλφα
      – Ορισμός, Ιδιότητες, Μηχανισμός Εκπομπών, Εφαρμογές
2. Τι είναι τα σωματίδια βήτα
      – Ορισμός, Ιδιότητες, Μηχανισμός Εκπομπών, Εφαρμογές
3. Τι είναι τα σωματίδια γάμμα
      – Ορισμός, Ιδιότητες, Μηχανισμός Εκπομπών, Εφαρμογές
4. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ των σωματιδίων Άλφα Βήτα και Γάμμα
      – Σύγκριση βασικών διαφορών

Βασικοί όροι:Άλφα, Βήτα, Γάμμα, Νετρόνια, Πρωτόνια, Ραδιενεργή Διάσπαση, Ραδιενέργεια, Ακτινοβολία

Τι είναι τα Σωματίδια Άλφα

Ένα σωματίδιο άλφα είναι ένα χημικό είδος που είναι πανομοιότυπο με τον πυρήνα του ηλίου και του δίνεται το σύμβολο α. Τα σωματίδια άλφα αποτελούνται από δύο πρωτόνια και δύο νετρόνια. Αυτά τα σωματίδια άλφα μπορούν να απελευθερωθούν από τον πυρήνα ενός ραδιενεργού ατόμου. Τα σωματίδια άλφα εκπέμπονται στη διαδικασία διάσπασης άλφα.

Η εκπομπή σωματιδίων άλφα εμφανίζεται σε άτομα «πλούσια σε πρωτόνια». Μετά την εκπομπή ενός σωματιδίου άλφα από τον πυρήνα ενός ατόμου ενός συγκεκριμένου στοιχείου, αυτός ο πυρήνας αλλάζει και γίνεται διαφορετικό χημικό στοιχείο. Αυτό συμβαίνει επειδή δύο πρωτόνια απομακρύνονται από τον πυρήνα στην εκπομπή άλφα, με αποτέλεσμα μειωμένο ατομικό αριθμό. (Ο ατομικός αριθμός είναι το κλειδί για την αναγνώριση ενός χημικού στοιχείου. Μια αλλαγή στον ατομικό αριθμό υποδηλώνει τη μετατροπή ενός στοιχείου σε άλλο).

Εικόνα 1:Alpha Decay

Δεδομένου ότι δεν υπάρχουν ηλεκτρόνια στο σωματίδιο άλφα, το σωματίδιο άλφα είναι ένα φορτισμένο σωματίδιο. Τα δύο πρωτόνια δίνουν +2 ηλεκτρικό φορτίο στο σωματίδιο άλφα. Η μάζα του σωματιδίου άλφα είναι περίπου 4 amu. Επομένως, τα σωματίδια άλφα είναι τα μεγαλύτερα σωματίδια που εκπέμπονται από έναν πυρήνα.

Ωστόσο, η ισχύς διείσδυσης των σωματιδίων άλφα είναι αρκετά χαμηλή. Ακόμη και ένα λεπτό χαρτί μπορεί να σταματήσει τα σωματίδια άλφα ή την ακτινοβολία άλφα. Αλλά η ιονιστική δύναμη των σωματιδίων άλφα είναι πολύ υψηλή. Δεδομένου ότι τα σωματίδια άλφα είναι θετικά φορτισμένα, μπορούν εύκολα να πάρουν ηλεκτρόνια από άλλα άτομα. Αυτή η απομάκρυνση ηλεκτρονίων από άλλα άτομα προκαλεί ιονισμό αυτών των ατόμων. Δεδομένου ότι αυτά τα σωματίδια άλφα είναι φορτισμένα σωματίδια, έλκονται εύκολα από ηλεκτρικά πεδία και μαγνητικά πεδία.

Τι είναι τα σωματίδια βήτα

Ένα σωματίδιο βήτα είναι ένα ηλεκτρόνιο υψηλής ταχύτητας ή ένα ποζιτρόνιο. Το σύμβολο για το σωματίδιο βήτα είναι β. Αυτά τα σωματίδια βήτα απελευθερώνονται από «πλούσια σε νετρόνια» ασταθή άτομα. Αυτά τα άτομα αποκτούν μια σταθερή κατάσταση αφαιρώντας τα νετρόνια και μετατρέποντάς τα σε ηλεκτρόνια ή ποζιτρόνια. Η αφαίρεση ενός σωματιδίου βήτα αλλάζει το χημικό στοιχείο. Ένα νετρόνιο μετατρέπεται σε πρωτόνιο και σε σωματίδιο βήτα. Επομένως, ο ατομικός αριθμός αυξάνεται κατά 1. Τότε γίνεται διαφορετικό χημικό στοιχείο.

Ένα σωματίδιο βήτα δεν είναι ηλεκτρόνιο από τα εξωτερικά κελύφη ηλεκτρονίων. Αυτά δημιουργούνται στον πυρήνα. Ένα ηλεκτρόνιο είναι αρνητικά φορτισμένο και ένα ποζιτρόνιο θετικά. Αλλά τα ποζιτρόνια είναι πανομοιότυπα με τα ηλεκτρόνια. Επομένως, η διάσπαση βήτα συμβαίνει με δύο τρόπους, ως εκπομπή β+ και β- εκπομπή. Η εκπομπή β+ περιλαμβάνει την εκπομπή ποζιτρονίων. Η β- εκπομπή περιλαμβάνει την εκπομπή ηλεκτρονίων.

Εικόνα 2:β- Εκπομπή

Τα σωματίδια βήτα μπορούν να διαπεράσουν τον αέρα και το χαρτί, αλλά μπορούν να σταματήσουν από ένα λεπτό μεταλλικό φύλλο (όπως το αλουμίνιο). Μπορεί να ιονίσει την ύλη που συναντά. Δεδομένου ότι είναι αρνητικά (ή θετικά αν είναι ποζιτρόνιο) φορτισμένα σωματίδια, μπορούν να απωθούν τα ηλεκτρόνια σε άλλα άτομα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τον ιονισμό της ύλης.

Δεδομένου ότι πρόκειται για φορτισμένα σωματίδια, τα σωματίδια βήτα έλκονται από ηλεκτρικά πεδία και μαγνητικά πεδία. Η ταχύτητα ενός σωματιδίου βήτα είναι περίπου το 90% της ταχύτητας του φωτός. Τα σωματίδια βήτα μπορούν να διεισδύσουν στο ανθρώπινο δέρμα.

Τι είναι τα σωματίδια γάμμα

Τα σωματίδια γάμμα είναι φωτόνια που μεταφέρουν ενέργεια με τη μορφή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Επομένως, η ακτινοβολία γάμμα δεν αποτελείται από πραγματικά σωματίδια. Τα φωτόνια είναι υποθετικά σωματίδια. Η ακτινοβολία γάμμα εκπέμπεται από ασταθή άτομα. Αυτά τα άτομα σταθεροποιούνται αφαιρώντας την ενέργεια ως φωτόνια προκειμένου να ληφθεί μια κατάσταση χαμηλότερης ενέργειας.

Η ακτινοβολία γάμμα είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία υψηλής συχνότητας και χαμηλού μήκους κύματος. Τα φωτόνια ή τα σωματίδια γάμμα δεν είναι ηλεκτρικά φορτισμένα και δεν επηρεάζονται από μαγνητικά πεδία ή ηλεκτρικά πεδία. Τα σωματίδια γάμμα δεν έχουν μάζα. Επομένως, η ατομική μάζα του ραδιενεργού ατόμου δεν μειώνεται ή αυξάνεται από την εκπομπή σωματιδίων γάμμα. Επομένως, το χημικό στοιχείο δεν αλλάζει.

Η διεισδυτική ισχύς των σωματιδίων γάμμα είναι πολύ υψηλή. Ακόμη και πολύ μικρή ακτινοβολία μπορεί να διεισδύσει μέσω αέρα, χαρτιών και ακόμη και λεπτών μεταλλικών φύλλων.

Εικόνα 3:Διάσπαση γάμμα

Τα σωματίδια γάμμα αφαιρούνται μαζί με τα σωματίδια άλφα ή βήτα. Η διάσπαση άλφα ή βήτα μπορεί να αλλάξει το χημικό στοιχείο αλλά δεν μπορεί να αλλάξει την ενεργειακή κατάσταση του στοιχείου. Επομένως, εάν το στοιχείο εξακολουθεί να βρίσκεται σε υψηλότερη ενεργειακή κατάσταση, τότε λαμβάνει χώρα η εκπομπή σωματιδίων γάμμα προκειμένου να επιτευχθεί χαμηλότερο επίπεδο ενέργειας.

Διαφορά μεταξύ σωματιδίων Άλφα Βήτα και Γάμμα

Ορισμός

Σωματίδια άλφα: Ένα σωματίδιο άλφα είναι ένα χημικό είδος που είναι πανομοιότυπο με τον πυρήνα του ηλίου.

Σωματίδια βήτα: Ένα σωματίδιο βήτα είναι ένα ηλεκτρόνιο υψηλής ταχύτητας ή ένα ποζιτρόνιο.

Σωματίδια γάμμα: Ένα σωματίδιο γάμμα είναι ένα φωτόνιο που μεταφέρει ενέργεια με τη μορφή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.

Μάζα

Σωματίδια άλφα: Η μάζα ενός σωματιδίου άλφα είναι περίπου 4 amu.

Σωματίδια βήτα: Η μάζα ενός σωματιδίου βήτα είναι περίπου 5,49 x 10 amu.

Σωματίδια γάμμα: Τα σωματίδια γάμμα δεν έχουν μάζα.

Ηλεκτρική φόρτιση

Σωματίδια άλφα: Τα σωματίδια άλφα είναι θετικά φορτισμένα σωματίδια.

Σωματίδια βήτα: Τα σωματίδια βήτα είναι είτε θετικά είτε αρνητικά φορτισμένα σωματίδια.

Σωματίδια γάμμα: Τα σωματίδια γάμμα δεν είναι φορτισμένα σωματίδια.

Επίδραση στον ατομικό αριθμό

Σωματίδια άλφα: Ο ατομικός αριθμός του στοιχείου μειώνεται κατά 2 μονάδες όταν απελευθερώνεται ένα σωματίδιο άλφα.

Σωματίδια βήτα: Ο ατομικός αριθμός του στοιχείου αυξάνεται κατά 1 μονάδα όταν απελευθερώνεται ένα σωματίδιο βήτα.

Σωματίδια γάμμα: Ο ατομικός αριθμός δεν επηρεάζεται από την εκπομπή σωματιδίων γάμμα.

Αλλαγή στο χημικό στοιχείο

Σωματίδια άλφα: Η εκπομπή σωματιδίων άλφα προκαλεί αλλαγή του χημικού στοιχείου.

Σωματίδια βήτα: Η εκπομπή σωματιδίων βήτα προκαλεί αλλαγή του χημικού στοιχείου.

Σωματίδια γάμμα: Η εκπομπή σωματιδίων γάμμα δεν προκαλεί αλλαγή του χημικού στοιχείου.

Ισχύς διείσδυσης

Σωματίδια άλφα: Τα σωματίδια άλφα έχουν τη μικρότερη ισχύ διείσδυσης.

Σωματίδια βήτα: Τα σωματίδια βήτα έχουν μέτρια ισχύ διείσδυσης.

Σωματίδια γάμμα: Τα σωματίδια γάμμα έχουν την υψηλότερη ισχύ διείσδυσης.

Ιονίζουσα ισχύς

Σωματίδια άλφα: Τα σωματίδια άλφα μπορούν να ιονίσουν πολλά άλλα άτομα.

Σωματίδια βήτα: Τα σωματίδια βήτα μπορούν να ιονίσουν άλλα άτομα, αλλά δεν είναι καλά ως σωματίδια άλφα.

Σωματίδια γάμμα: Τα σωματίδια γάμμα έχουν τη μικρότερη ικανότητα να ιονίζουν άλλη ύλη.

Ταχύτητα

Σωματίδια άλφα: Η ταχύτητα των σωματιδίων άλφα είναι περίπου το δέκατο της ταχύτητας του φωτός.

Σωματίδια βήτα: Η ταχύτητα του σωματιδίου βήτα είναι περίπου το 90% της ταχύτητας του φωτός.

Σωματίδια γάμμα: Η ταχύτητα των σωματιδίων γάμμα είναι ίση με την ταχύτητα του φωτός.

Ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία

Σωματίδια άλφα: Τα σωματίδια άλφα έλκονται από ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία.

Σωματίδια βήτα: Τα σωματίδια βήτα έλκονται από ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία.

Σωματίδια γάμμα: Τα σωματίδια γάμμα δεν έλκονται από ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία.

Συμπέρασμα

Τα σωματίδια άλφα, βήτα και γάμμα εκπέμπονται από ασταθείς πυρήνες. Ένας πυρήνας εκπέμπει αυτά τα διαφορετικά σωματίδια για να γίνει σταθερός. Αν και οι ακτίνες άλφα και βήτα αποτελούνται από σωματίδια, οι ακτίνες γάμμα δεν αποτελούνται από πραγματικά σωματίδια. Ωστόσο, για να κατανοήσουμε τη συμπεριφορά των ακτίνων γάμμα και να τις συγκρίνουμε με τα σωματίδια άλφα και βήτα, εισάγεται ένα υποθετικό σωματίδιο που ονομάζεται φωτόνιο. Αυτά τα φωτόνια είναι ενεργειακά πακέτα που μεταφέρουν ενέργεια από το ένα μέρος στο άλλο ως ακτίνα γάμμα. Επομένως, ονομάζονται σωματίδια γάμμα. Η κύρια διαφορά μεταξύ των σωματιδίων άλφα βήτα και γάμμα είναι η διεισδυτική τους δύναμη.