جسيم الفا او اشعه الفا

Alpha rays


http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%85%D9%84%D9%81:Alphadecay.jpg

جسيم ألفا أو أشعة ألفا، على الرغم من تسميتها أشعة إلا أنها عبارة عن نواة ذرة الهليوم وتتكون من بروتونين ونيوترونين ،




تتحد في داخل النواة بقوة نووية كبيرة، بحيث تعتبر أشد نوايا العناصر استقرارا وتماسكا. ذلك لتكونها من 2 بروتون و 2





نيوترون وهؤلاء الأربعة يتميزون بأكبر فقد في الكتلة عند اندماجهم لتكوين نواة الهيليوم. ولهذا فجسيم ألفا ينتج كثيرا في





التفاعلات النووية حيث ليس من السهل تحلله أو تفككه. وهو ذو شحنة كهربائية موجبة مقدارها 2 وحدة لاحتوائه على 2





من البروتونات، وقوة اختراق ضعيفة مع قدرة ضعيفة على النفاذ لثقلها وانخفاض سرعتها، ويمكن إيقافها بقطعة من الورق





المقوى. وتمتاز بقدرة كبيرة على تأيين المواد حيث أن معدل التأين في المواد التي تتخللها جسيمات ألفا تتناسب تناسبا طرديا




مع مربع شحنة الجسيم.

http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%85%D9%84%D9%81:Alfa_beta_gamma_radiation.svg


تتكون من جسيمات موجبة الشحنة تبلغ شحنتها ضعف شحنة البروتون وبالتالي ضعف شحنة الإلكترون وكتلتها أربعة أمثال





كتلة الهيدروجين تقريباً. تتحرك بسرعة كبيرة 1/10 سرعة الضوء التي تصل إلى 300.000 كيلومتر/ثانية. ونظراً لثقل





هذه الجسميات وانخفاض سرعتها فإنها لا تنفذ بسهولة خلال الأجسام، وعندما تسقط على لوح مغطى بطبقة من كبريتيد




الخارصين يحدث وميض يمكن ملاحظته.





وجسيمات ألفا وهي نواة ذرة الهيليوم-4 تتكون بكميات هائلة في الشمس والنجوم، حيث تندمج أربعة من ذرات الهيدروجين





مكونين نواة ذرة الهيليوم-4، وخلال ذلك التفاعل يتحول 2 من البروتونات ليصبحا نيوترونين ويتولد جسيم ألفا. هذا التفاعل





الذي يتم في الشمس بمعدل بالغ العظمة هو الذي يعطي الشـمس تلك الطاقة الهائلة التي تسمح لاستمرار الحياة على




الأرض. فبدون تولد الهيليوم من الهيدروجين في الشمس ما وجُدت تلك الطاقة الهائلة التي تجعلنا علي قيد الحياة.




عرفت أشعة ألفا أو جسيمات ألفا (تختلف عن أشعة بيتاوجاما) أول ما عرفت عن طريق اكتشاف ظاهرة النشاط الإشعاعي




للعناصر الثقيلة فوق اليورانيوموالبولونيوم.













تحلل اشعه الفا



http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%85%D9%84%D9%81:CNO_Cycle.svg

تحلل ألفا هو أحد الظواهر الأولى التي اكتشفت عن ظاهرة النشاط الإشعاعي. وقد اكتشفت تلك الظاهرة التي تختص بها





العناصر الثقيلة مثل البولونيوم و اليورانيوم بأنها تطلق من ذاتها أشعة ألفا . وتتحول تلك العناصر المشعة إلى عناصر





أخرى مشعة أخف منها في العدد الذري ،ولا تزال تلك العناصر تطلق أشعة ألفا وتفقد من وزنها وتتغير من عنصر إلى




عنصر ، حتي تصل إلى عنصر الرصاص ، وهو عنصر مستقر.








ونأتي هنا بتحلل عنصر السماريومSm إلى عنصر النيوديميوم Nd:







.

يتحلل السماريوم ووزنه الذري 146 إلي عنصر النيوديميوم ووزنه الذري 142 بإطلاق جسيم ألفا . جسيم ألفا وزنه





الذري 4 ولهذا نجد أن الفارق في وزن السماريوم والنيودينوم = 146 - 142 = 4 وهو وزن جسيم ألفا .





وبملاحظة العدد الذري للإثنين نجد الفارق =62 - 60 = 2 أي عدد 2 من البروتونات ، وهما تماما عدد البروتونات





التي تركت نواة السماريوم مع الجسيم ألفا . بالإضافة إلي ذلك نجد أن تحلل عنصر السماريوم أدى إلى انطلاق طاقة




قدرها 45و2 MeV . هذه الطاقة تظهر على هيئة الحركة التي تندفع بها كلا من ذرة النيودينيوم و جسيم الألفا.





سبب التحلل يرجع إلى رغبة نواة السماريوم في الوصول إلى حالة أقل من الطاقة المخزونة فيها ، وقد فعلت ذلك





بإطلاق جسيم ألفا و وكذلك بطاقة مصحوبة به . ولكن نواة النيودينيوم الناتجة لا زالت في حالة إثارة ، ولكي تصل إلى




وضع استقرارها وهو يسمى الحالة الأرضية لها ، فهي تتخلص من تلك الطاقة الزائدة عن طريق إطلاقها لشعاع جاما ،




ومن المعروف أن أشعة جاما ليست لها كتلة ، فهي من نوع الموجات الكهرومغناطيسية

.

وتكملة لما حدث نجد أن السماريوم فقد في نفس الوقت 2 من الإلكترونات من أغلفته الذرية (لأن نواته فقدت 2





بروتون )، وطبقا لقانون احتفاظ الشحنة الكهربائية ، فإن جسيم ألفا سوف يقتني اثنين من الإلكترونات في وقت ما ،




عندما يتوقف عن الحركة جراء اصتدامه بذرات الوسط الذي يطير فيه ، ويصبح متعادلا كهربائيا مكونا ذرة هيليوم

.


هذا أحد أمثلة تحلل الألفا ، ونجد هذا كثيرا في الطبيعة بين العناصر المشعة التي تتلو اليورانيوم و والثوريوم في





الجدول الدوري ، وكلها عناصر ذات وزن ذري عال ، أنويتها مليئة بالبروتونات المتنافرة من بعضها ، وتنتهز الفرصة




عندما تحين للتخلص من بعض منها ، عن طريق التحلل ألفا. وعندما يتحلل اليورانيوم والثوريوم فإنهما ينتجان عنصرين





أخف منهما مثل الراديوم و الرادون . وهؤلاء يتحللون بدورهم حتى يصلوا إلي عنصر الرصاص وهو عنصر مستقر .




ويختلف مقدار الطاقة المطلقة التابعة لهذا التحلل من عنصر إلى عنصر ، وهي تبلغ عادة من 2 MeV إلى 5 MeV.




يتسم تحلل ألفا بما يسمى نصف العمر . وهذا الوقت يـُعد لبعض العناصر بالسنوات و لعناصر أخرى قد يكون

نصف عمرها أياما أو حتى ثوان قليلة . وتعريف هذا النصف عمر بأنه الوقت الذي يتحلل فيه نصف عدد ذرات




ذلك العنصر . أي إذا كان لدينا 1 جرام من السماريوم فإن نصف عمره هو الوقت الازم لكي يتحلل فيه 1\2

جرام منه . وتوجد جداول خاصة لذلك لجميع العناصر تعطينا نصف عمر كل واحد منها بكل دقة .
وقد حققت ديناميكا الكم نجاحا كبيرا بأن استطاعت حساب أنصاف عمر العناصر التي تتحلل عن طريق أشعاع








جسيمات ألفا بدقة كبيرة . الشيئ الذي لم تستطيعه الديناميكا الكلاسيكية. وكانت السنوات 1923 حتى 1930







هي بدء نجاحات الديناميكا الجديدة المسماة بديناميكا الكم التي يرجع تطويرها إلى علماء مثل هايزنبرج الألماني ،







وشرودنجر النمساوي ، وديراك.