Ιδιότητες των ακτίνων Άλφα, Βήτα και Γάμμα

Όλοι γνωρίζουμε τα ραδιενεργά υλικά, αλλά έχετε αναρωτηθεί ποτέ τι τα κάνει ραδιενεργά; Ένα ραδιενεργό στοιχείο δεν είναι παρά ένα ασταθές άτομο που προσπαθεί να ανακτήσει τη σταθερότητά του απελευθερώνοντας ακτίνες άλφα, βήτα και γάμμα από τον πυρήνα. Η κατανόηση των ιδιοτήτων των ακτίνων άλφα, βήτα και γάμμα μας βοηθά να καταλάβουμε πολλά για το τι υπάρχει μέσα σε ένα ραδιενεργό στοιχείο όταν προσπαθεί να επιτύχει σταθερότητα. Αυτά τα κύματα που εκπέμπονται από την αντίδραση ονομάζονται ακτινοβολίες και έχουν ευρεία εφαρμογή για τη χρήση τους, για παράδειγμα:οι ακτίνες Χ που χρησιμοποιούνται στην απεικόνιση ακτίνων Χ έχουν παρόμοιες ιδιότητες με αυτές των ακτίνων γάμμα. Ας κατανοήσουμε περισσότερα για κάθε ακτίνα λεπτομερώς.

Αποσύνθεση ατόμου

Η διάσπαση ενός ατόμου συμβαίνει όταν ένα ασταθές άτομο προσπαθεί να ανακτήσει τη σταθερότητά του με την εκπομπή ακτινοβολίας από τον πυρήνα του. Αυτή η διαδικασία συμβαίνει φυσικά, αλλά μερικές φορές προκαλείται για τις ευρείες εφαρμογές της σε διάφορους τομείς όπως η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, η ακτινογραφική απεικόνιση κ.λπ. Η αυθόρμητη διάσπαση των πυρήνων είναι μια διαδικασία στην οποία υφίσταται ένα άτομο μέχρι να σχηματίσει έναν πυρήνα με υψηλότερη σταθερότητα. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, τρεις τύποι μεγάλων ακτινοβολιών εκπέμπονται στο περιβάλλον που είναι: 

• Ακτίνες άλφα
• Ακτίνες βήτα
• Ακτίνες γάμμα

Και οι τρεις αυτές ακτινοβολίες παρουσιάζουν διαφορετικές συμπεριφορές αλλά έχουν σημαντική ισχύ να διεισδύουν και να ιονίζονται. Ας συζητήσουμε τις ιδιότητες των ακτίνων άλφα, βήτα και γάμμα.

Ιδιότητες των ακτίνων Άλφα

Οι ακτίνες άλφα είναι θετικά φορτισμένες ακτίνες και έχουν πολύ υψηλή ιονιστική ισχύ αλλά είναι αδύναμες όταν πρόκειται να διεισδύσουν σε μια ουσία. Οι ακτίνες άλφα είναι εξαιρετικά ενεργητικές και ενεργές στη φύση τους και είναι ικανές να ιονίζουν μεγάλο αριθμό ατόμων σε σύντομο χρονικό διάστημα. Τα σωματίδια άλφα είναι ενεργά άτομα ηλίου με δύο νετρόνια και ένα μοναδικό πρωτόνιο. Λόγω της χαμηλής ισχύος διείσδυσής τους, αυτές οι ακτίνες δεν είναι σε θέση να διεισδύσουν στο δέρμα, αλλά η υψηλή τους ικανότητα ιονισμού το καθιστά απειλή. Τα ραδιενεργά υλικά που εκπέμπουν ακτίνες άλφα συνήθως αντιμετωπίζονται με λαστιχένια γάντια και δεν εκτίθενται σε ανοιχτές τομές για μέγιστη ασφάλεια. Η κινητική ενέργεια των κυμάτων άλφα είναι περίπου 5 MeV και ταξιδεύουν με πολύ υψηλή ταχύτητα με ταχύτητες ίσες με 5% της ταχύτητας του φωτός.

Ιδιότητες των ακτίνων βήτα 

Οι ακτίνες βήτα είναι εξαιρετικά ενεργητικές δέσμες σωματιδίων βήτα. Τα σωματίδια βήτα αποτελούνται από διεγερμένα ηλεκτρόνια που απελευθερώνονται από τον πυρήνα ενός πυρήνα. Όταν ένα σωματίδιο βήτα εκπέμπει ένα νετρόνιο στον πυρήνα, διασπάται σε ένα πρωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο. Έχουν εξαιρετικά αμελητέα μάζα και είναι αρνητικά φορτισμένα στη φύση.

Οι ακτίνες βήτα εκπέμπονται όταν ένα ραδιενεργό υλικό υποβάλλεται σε διάσπαση βήτα και είναι εξαιρετικά επικίνδυνο να το χειριστείς καθώς μπορεί να διεισδύσει στο ανθρώπινο δέρμα. Καθώς οι ακτίνες βήτα έχουν μεγαλύτερη δύναμη διείσδυσης, η ιοντιστική τους ισχύς είναι χαμηλή σε σύγκριση με αυτή των ακτίνων άλφα. Καθώς οι ακτίνες βήτα είναι αρνητικά φορτισμένες, εκτρέπονται προς την κατεύθυνση των θετικών πλακών. Οι ακτίνες βήτα μπορούν να εκτραπούν από ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία.

Ιδιότητες των ακτίνων γάμμα 

Οι ακτίνες γάμμα είναι κύματα από το άκρο υψηλής συχνότητας του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος που δεν έχει μάζα. Σε αντίθεση με τις ακτίνες άλφα και τις ακτίνες βήτα, οι ακτίνες γάμμα δεν αποτελούνται από σωματίδια, οι ακτίνες γάμμα είναι απλώς ηλεκτρονικές ακτινοβολίες με εξαιρετικά υψηλή ενέργεια.

Η ακτινοβολία γάμμα παράγεται όταν ένα ραδιενεργό υλικό υφίσταται ραδιενεργό διάσπαση για να απελευθερώσει ακτινοβολία γάμμα, η οποία ταξιδεύει με την ταχύτητα του φωτός. Οι ακτίνες γάμμα δεν έχουν φορτίο και έχουν τη μικρότερη ισχύ ιονισμού, αλλά όταν πρόκειται για διείσδυση διατμούνται μέσα από το ανθρώπινο δέρμα, το αλουμίνιο, ακόμη και αρκετά εκατοστά σκυροδέματος.

Οι ακτίνες γάμμα δεν μπορούν να εκτραπούν από ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία, καθώς και οι ηλεκτρικές πλάκες είναι άχρηστες όταν πρόκειται για την εκτροπή αυτών των ακτίνων λόγω της απουσίας φορτίου.

Ιδιότητες του πίνακα ακτίνων άλφα, βήτα και γάμμα 

Όνομα	α	β	γ
Φύση	4He2 πυρήνες- Θετικά φορτισμένα σωματίδια	Ηλεκτρόνια – Αρνητικά φορτισμένο σωματίδιο	Μη φορτισμένο
Χρέωση	+2e	-e	0
Μάζα	6,6466 × 10–27 kg	9,109 × 10–31 kg	0
Φυσικές πηγές	Uranium-238 &Plutonium- 238	Nickel-63 &Carbon-14	Iodine-131 &Cesium-137

Συμπέρασμα

Οι τρεις θεμελιώδεις δυνάμεις που δρουν στον πυρήνα προκαλούν αποσύνθεση άλφα, βήτα και γάμα. Και στις τρεις περιπτώσεις, η εκπομπή ακτινοβολίας αυξάνει τη σταθερότητα του πυρήνα προσαρμόζοντας την αναλογία πρωτονίων/νετρονίων. Στην περίπτωση της ακτινοβολίας άλφα, ο πυρήνας προσπαθεί να βρει σταθερότητα εκπέμποντας ένα «σωματίδιο άλφα», το οποίο είναι πανομοιότυπο με έναν πυρήνα ηλίου (δύο πρωτόνια και δύο νετρόνια). Μέσω της εκπομπής ενός ηλεκτρονίου, ένα νετρόνιο μετατρέπεται σε πρωτόνιο σε ακτινοβολία βήτα, ενώ η ακτινοβολία γάμμα είναι απλώς η απώλεια ενέργειας του πυρήνα. Η κατανόηση των ιδιοτήτων των ακτίνων άλφα, βήτα και γάμμα μας βοηθά να κατανοήσουμε τους υπολογισμούς της κυματικής λειτουργίας και του χρόνου ημιζωής της ραδιενεργής ύλης χωρίς καμία δυσκολία.