Prodornost alfa, beta i gama zraka

Alfa-zrake

Za alfa-zrake utvrđeno je da su slični kanalskim zracima, dakle, korpuskularne su prirode. Pošto se iz pozitivno naelektrisanih čestica razumljivo je da skreću u električnom i magnetnom polju po istim zakonima kao i kanalski zraci. Ovo je Raderford zaključio na osnovu toga što je primjenom Tomsonove metode mogao da odredi njihovo specifično naelektrisanje , gdje je naelektrisanje -čestice, a masa, i iznosi , a odnosno .

To su čestice koje se kreću kroz vazduh brzinom 20.000km u sekundi, i izazivaju snažnu jonizaciju gasa. U magnetnom polju, alfa čestice neznatno skreću u lijevo (kao pozitivno naelektrisane relativno teške čestice).

Prema tome masa -čestice je jednaka četvorostrukoj masi atoma vodonika što odgovara masi jednog atoma helijuma. Identičnost -čestice sa helijumom eksperimentalno su dokazali Raderford i Rojds 1909. godine. To su čestice koje se sastoje iz dva protona i dva neutrona, što znači da im je naelektrisanje +2e, a masa im je četiri puta veća od mase protona odnosno neutrona. Izletanjem iz supstancije alfa-čestice jonizuju vazduh i time se usporavaju. One imaju relativno malu prodornu moć, pa ih može zaustaviti list hartije ili aluminijska folija debljine 0,006 mm.

Uslijed velike mase i relativno male brzine alfa-čestice na svom putu kroz vazduh obrazuje veliki broj jonskih parova uz utrošak određene energije. Put na kome one vrše jonizaciju naziva se domet alfa-čestica. Na kraju dometa (koji iznosi 3-4 cm) alfa-čestice prelaze u neutralne atome helijuma. Domet alfa-čestica zavisi i od vrste radioaktivne supstancije kaja ih emituje. Ove čestice djeluju na fotografsku ploču (na kojoj ostavljaju kratke i široke tragove) i izazivaju fluorescenciju na nekim supstancijama.

Beta-zrake

Masa beta-čestica jednaka je masi elektrona. Naelektrisanje beta-čestica po veličini i znaku takođe se poklapa sa naelektrisanjem elektrona. Prema tome beta-čestice nisu ništa drugo nego brzi elektroni, koje emituje atom radioaktivnog elementa.

Brzina beta-čestica vrlo je velika i dostiže u nekim slučajevima 99% brzine svjetlosti.

Energija beta-čestica iznosi do nekoliko MeV. Sve beta-čestice koje emituje jedan radioaktivni elemenat nemaju istu energiju, već se ona kreće od nule do neke mah vrijednosti. Najveći broj ovih čestica ima neku srednju energiju.

Pauli (1932) je pretpostavio da se prilikom beta raspada emituje još jedna čestica, koju je on nazvao neutrino. I zaista, pokazalo se da je Pauli bio u pravu, jer je ovu česticu eksperimentalno otkrila (1956) grupa američkih fizičara. Zbir energije neutrina i odgovarajuće beta čestice jednak je maksimalnoj energiji beta čestice.

Kasnije proučavanja vještačke radioaktivnosti pokazala su da postoji još jedna vrsta beta čestice. Ove čestice imaju istu masu kao elektroni, ali su pozitivno naelektrisane elementarnom količinom naelektrisanja. Ove čestice se nazivaju pozitroni.

Sva ispitivanja su pokazala da se beta-zraci ponašaju slično katodnim zracima. To je ukazivalo da je i njihova priroda ista. Da bi dokazao sličnost između beta i katodnih zraka Bekerel je mjerio skretanje zraka u električnom i magnetnom polju i na osnovu toga odredio njihovu brzinu i naelektrisanje.

Beta-zraci mogu proći kroz list hartije debljine 1mm dok ih zaustavlja aluminijska pločica debljine 5mm. Domet beta-čestice u vazduhu je oko 100 puta veći nego alfa-čestice. Interesantno je da su beta-čestice slabiji jonizatori gasova.

Njihov trag na fotografskoj ploči je znatno tanji i duži da se po tome lako identifikuju.

S obzirom na velike brzine kojima se kreću, njihova masa je znatno veća nego masa elektrona u mirovanju, i izračunava se pomoću Ajnštajnove relacije:

(1)

gde je – masa beta-čestice u kretanju, – masa beta-čestice u mirovanju, – brzina beta-čestice i – brzina svjetlosti.

Energije beta-čestica su vrlo različite i zavise od vrste radioaktivne supstance koja ih emituje. Zbog manje mase, oni u električnom i magnetnom polju više skreću od alfa-čestica. Beta-čestice skreću na suprotnu stranu od alfa-čestica.

biće nastavljeno…

[wptranslit]