अल्फा कण: Difference between revisions

अल्फा [[ कण | कण]], जिन्हें अल्फा किरणें या अल्फा विकिरण भी कहा जाता है, दो[[ प्रोटॉन | प्रोटॉन]] और दो [[ न्यूट्रॉन |न्यूट्रॉन]] से मिलकर एक हीलियम-4 [[ परमाणु नाभिक |परमाणु नाभिक]] के समान एक कण में बंधे होते हैं। सामान्यतः वे अल्फा क्षय की प्रक्रिया में उत्पादित होते हैं, परंतु अन्य नियमों से भी उत्पादित किए जा सकते हैं। अल्फा कणों का नाम [[ ग्रीक वर्णमाला |ग्रीक वर्णमाला]] के पहले अक्षर α के नाम पर रखा गया है।

अल्फा कण का प्रतीक α या α है²⁺. क्योंकि वे हीलियम नाभिक के समान हैं, उन्हें कभी-कभी इस रूप में भी लिखा जाता है {{chem|He|2+}} या {{chem|4|2|He|2+}} एक हीलियम [[ आयन | आयन]] को +2 चार्ज (इसके दो [[ इलेक्ट्रॉन | इलेक्ट्रॉन]] गायब) के साथ इंगित करना।अल्फा कण का प्रतीक α या α2+ है। क्योंकि वे हीलियम नाभिक के समान हैं, उन्हें कभी-कभी {{chem|He|2+}} या  {{chem|4|2|He|2+}} के रूप में भी लिखा जाता है एक हीलियम आयन को +2 आवेश के  साथ इंगित किया जाता है।.एक बार जब आयन अपने वातावरण से इलेक्ट्रॉन प्राप्त कर लेता है, तो अल्फा कण एक सामान्य विद्युत रूप से तटस्थ हीलियम परमाणु {{chem|4|2|He}} बन जाता है। अल्फा कणों का नेट स्पिन शून्य होता है। मानक अल्फा [[ रेडियोधर्मी क्षय ]] में उनके उत्पादन के तंत्र के कारण, अल्फा कणों में सामान्यतः लगभग 5 [[ एमईवी |एमईवी]] की [[ गतिज ऊर्जा |गतिज ऊर्जा]] होती है, और [[ प्रकाश की गति |प्रकाश की गति]] के 4% के आसपास [[ वेग |वेग]] होता है। (अल्फा क्षय में इन आंकड़ों की सीमाओं के लिए नीचे चर्चा देखें।) वे कण विकिरण का एक अत्यधिक आयनकारी रूप हैं, और जब रेडियोधर्मी अल्फा क्षय से उत्पन्न होते हैं, तो कम प्रवेश की गहराई होती है, तथा कुछ सेंटीमीटर हवा, या त्वचा द्वारा बंद होती है।                                                                                                                                                                                                               

यद्यपि, [[ त्रिगुट विखंडन | त्रिगुट विखंडन]] से तथाकथित लंबी दूरी के अल्फा कण तीन गुना ऊर्जावान होते हैं, और तीन गुना दूर तक प्रवेश करते हैं। हीलियम नाभिक जो ब्रह्मांडीय किरणों का 10-12% बनाते हैं, वे भी सामान्यतः परमाणु क्षय प्रक्रियाओं द्वारा उत्पादित के सापेक्ष में बहुत अधिक ऊर्जा वाले होते हैं, और इस प्रकार अत्यधिक मर्मज्ञ हो सकते हैं और मानव शरीर को पार करने में सक्षम होते हैं और कई मीटर घने ठोस परिरक्षण पर निर्भर करते हैं। कुछ सीमा तक, यह कण त्वरकों द्वारा उत्पादित बहुत उच्च-ऊर्जा हीलियम नाभिक के बारे में भी सच है।

कुछ विज्ञान लेखक दोगुने आयनित हीलियम नाभिक का उपयोग करते हैं ({{chem|He|2+}}) और अल्फा कण विनिमेय शर्तों के रूप में। नामकरण अच्छी तरह से परिभाषित नहीं है, और इस प्रकार सभी उच्च-वेग वाले हीलियम नाभिकों को सभी लेखकों द्वारा अल्फा कण नहीं माना जाता है। जैसा कि [[ बीटा कण ]]ों और गामा किरणों के कणों/किरणों के साथ होता है, कण के लिए उपयोग किए जाने वाले नाम में इसकी उत्पादन प्रक्रिया और ऊर्जा के बारे में कुछ हल्के अर्थ होते हैं, परंतु इन्हें कड़ाई से लागू नहीं किया जाता है।<ref>

}}</ref> इस प्रकार, तारकीय हीलियम नाभिक प्रतिक्रियाओं (उदाहरण के लिए [[ ट्रिपल अल्फा प्रक्रिया ]]) का जिक्र करते समय अल्फा कणों को एक शब्द के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, और तब भी जब वे [[ ब्रह्मांडीय किरणों ]] के घटकों के रूप में होते हैं। अल्फा क्षय में उत्पादित अल्फा की तुलना में अल्फा का एक उच्च ऊर्जा संस्करण एक असामान्य [[ परमाणु विखंडन ]] परिणाम का एक सामान्य उत्पाद है जिसे टर्नरी विखंडन कहा जाता है। हालांकि, कण त्वरक ([[ साइक्लोट्रॉन ]], [[ सिंक्रोटॉन ]], और इसी तरह) द्वारा उत्पादित हीलियम नाभिक को अल्फा कणों के रूप में संदर्भित किए जाने की संभावना कम है।

{{Main|Alpha decay}}

अल्फा कण आमतौर पर यूरेनियम, थोरियम, [[ जंगी ]] और रेडियम जैसे सभी बड़े [[ रेडियोधर्मी ]] नाभिकों के साथ-साथ [[ ट्रांसयूरानिक ]] तत्वों द्वारा उत्सर्जित होते हैं। अन्य प्रकार के क्षय के विपरीत, एक प्रक्रिया के रूप में अल्फा क्षय में एक न्यूनतम आकार का परमाणु नाभिक होना चाहिए जो इसका समर्थन कर सके। अब तक के सबसे छोटे नाभिक जो अल्फा उत्सर्जन के लिए सक्षम पाए गए हैं, [[ बेरिलियम-8 ]] -8 और [[ टेल्यूरियम ]] (तत्व 52) के सबसे हल्के [[ न्यूक्लाइड ]] हैं, जिनकी द्रव्यमान संख्या 104 और 109 के बीच है। अल्फा क्षय कभी-कभी नाभिक को उत्तेजित अवस्था में छोड़ देता है; [[ गामा किरण ]] का उत्सर्जन तब अतिरिक्त [[ ऊर्जा ]] को हटा देता है।

[[ बीटा क्षय ]] के विपरीत, अल्फा क्षय के लिए जिम्मेदार मूलभूत अंतःक्रिया [[ विद्युत चुम्बकीय बल ]] और [[ परमाणु बल ]] के बीच संतुलन है। अल्फा क्षय का परिणाम कूलम्ब के नियम से होता है<ref name="Krane"/>अल्फा कण और शेष नाभिक के बीच, जिनमें दोनों का एक सकारात्मक विद्युत आवेश होता है, परंतु           जिसे परमाणु बल द्वारा नियंत्रित रखा जाता है। [[ शास्त्रीय सीमा में भौतिकी ]] में, अल्फा कणों में नाभिक के अंदर मजबूत बल से संभावित कुएं से बचने के लिए पर्याप्त ऊर्जा नहीं होती है (इस कुएं में कुएं के एक तरफ ऊपर जाने के लिए मजबूत बल से बचना शामिल है, जिसके बाद विद्युत चुम्बकीय बल होता है। दूसरी तरफ एक प्रतिकारक पुश-ऑफ का कारण बनता है)।

हालाँकि, [[ क्वांटम टनलिंग ]] प्रभाव अल्फ़ाज़ को भागने की अनुमति देता है, भले ही उनके पास परमाणु बल को दूर करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा न हो। यह पदार्थ की तरंग प्रकृति द्वारा अनुमत है, जो अल्फा कण को ​​अपना कुछ समय नाभिक से इतनी दूर एक क्षेत्र में बिताने की अनुमति देता है कि प्रतिकारक विद्युत चुम्बकीय बल की क्षमता ने परमाणु बल के आकर्षण के लिए पूरी तरह से मुआवजा दिया है। इस बिंदु से अल्फा कण निकल सकते हैं।

परमाणु प्रक्रिया से निकलने वाले विशेष रूप से ऊर्जावान अल्फा कण, त्रिगुट विखंडन की अपेक्षाकृत दुर्लभ (कुछ सौ में से एक) परमाणु विखंडन प्रक्रिया में उत्पन्न होते हैं। इस प्रक्रिया में, घटना से सामान्य दो के बजाय तीन आवेशित कण उत्पन्न होते हैं, आवेशित कणों में सबसे छोटा (90% संभावना) एक अल्फा कण होता है। इस तरह के अल्फा कणों को लंबी दूरी के अल्फा कहा जाता है क्योंकि उनकी 16 मेव की विशिष्ट ऊर्जा पर, वे अल्फा क्षय द्वारा उत्पादित की तुलना में कहीं अधिक उच्च ऊर्जा पर होते हैं। टर्नरी विखंडन न्यूट्रॉन-प्रेरित विखंडन (परमाणु रिएक्टर में होने वाली [[ परमाणु प्रतिक्रिया ]]) दोनों में होता है, और तब भी जब [[ विखंडनीय ]] और विखंडनीय [[ एक्टिनाइड ]]्स न्यूक्लाइड्स (यानी, विखंडन में सक्षम भारी परमाणु) रेडियोधर्मी क्षय के रूप में [[ सहज विखंडन ]] से गुजरते हैं। प्रेरित और सहज विखंडन दोनों में, भारी नाभिकों में उपलब्ध उच्च ऊर्जा का परिणाम अल्फा क्षय की तुलना में उच्च ऊर्जा के लंबी दूरी के अल्फा में होता है।

ऊर्जावान हीलियम नाभिक (हीलियम आयन) [[ साइक्लोट्रॉन ]], सिंक्रोट्रॉन और अन्य [[ कण त्वरक ]] द्वारा निर्मित किए जा सकते हैं। परम्परा यह है कि उन्हें सामान्यतः अल्फा कण नहीं कहा जाता है।

इसके अलावा, अत्यधिक उच्च ऊर्जा हीलियम नाभिक, जिसे कभी-कभी अल्फा कण कहा जाता है, ब्रह्मांडीय किरणों का लगभग 10 से 12% हिस्सा बनाता है। ब्रह्मांडीय किरण उत्पादन के तंत्र पर बहस जारी है।

[[File:Alpha decay energies example.svg|alt=A scatter chart showing 15 examples of some radioactive nuclides with their main emitted alpha particle energies plotted against their atomic number. ऊर्जा की सीमा लगभग 2 से 12 मेव तक है। परमाणु संख्या की सीमा लगभग 50 से 110 है।|अंगूठा|324x324px|उनके परमाणु क्रमांक के विरुद्ध प्लॉट किए गए मुख्य उत्सर्जित अल्फा कण ऊर्जा के साथ रेडियोधर्मी न्यूक्लाइड का उदाहरण चयन।<ref>{{Cite book|last=Firestone|first=Richard B.|url=https://www.worldcat.org/oclc/43118182|title=आइसोटोप की तालिका|date=1999|publisher=Wiley|others=Coral M. Baglin|isbn=0-471-35633-6|edition=8th ed., 1999 update with CD-ROM|location=New York|oclc=43118182}}</ref> ध्यान दें कि प्रत्येक न्यूक्लाइड में एक अलग [[ अल्फा कण स्पेक्ट्रोस्कोपी ]] है।]]अल्फा क्षय में उत्सर्जित अल्फा कण की ऊर्जा उत्सर्जन प्रक्रिया के लिए अर्ध-जीवन पर मामूली रूप से निर्भर करती है, आधे जीवन में परिमाण अंतर के कई आदेशों के साथ 50% से कम ऊर्जा परिवर्तन के साथ जुड़ा हुआ है, जिसे गीजर-नटल द्वारा दिखाया गया है। कानून।

उत्सर्जित अल्फा कणों की ऊर्जा भिन्न होती है, उच्च ऊर्जा वाले अल्फा कण बड़े नाभिकों से उत्सर्जित होते हैं, परंतु           अधिकांश अल्फा कणों में 3 और 7 MeV (मेगा-इलेक्ट्रॉन-वोल्ट) के बीच की ऊर्जा होती है, जो कि अत्यधिक लंबे और अत्यंत छोटे अर्ध-जीवन के अनुरूप होती है। क्रमशः अल्फा उत्सर्जक न्यूक्लाइड। ऊर्जा और अनुपात अक्सर अलग होते हैं और अल्फा-कण स्पेक्ट्रोस्कोपी के रूप में विशिष्ट न्यूक्लाइड की पहचान करने के लिए उपयोग किए जा सकते हैं।

5 MeV की विशिष्ट गतिज ऊर्जा के साथ; उत्सर्जित अल्फा कणों की गति 15,000 किमी/सेकंड है, जो प्रकाश की गति का 5% है। यह ऊर्जा एक कण के लिए पर्याप्त मात्रा में ऊर्जा है, परंतु            उनके उच्च द्रव्यमान का मतलब है कि अल्फा कणों की गति किसी भी अन्य सामान्य प्रकार के विकिरण की तुलना में कम होती है, उदा। बीटा कण | β कण, [[ न्यूट्रॉन विकिरण ]]।<ref>N.B. Since gamma rays are [[electromagnetic]] ([[light]]) they move at the speed of light (''c''). Beta particles often move at a large fraction of ''c'', and exceed 60%&nbsp;''c'' whenever their energy is >&nbsp;64&nbsp;keV, which it commonly is. Neutron velocity from nuclear reactions ranges from about 6%&nbsp;''c'' for fission to as much as 17%&nbsp;''c'' for fusion.</ref>

उनके आवेश और बड़े द्रव्यमान के कारण, अल्फा कण आसानी से सामग्री द्वारा अवशोषित हो जाते हैं, और वे हवा में केवल कुछ सेंटीमीटर की यात्रा कर सकते हैं। उन्हें टिशू पेपर या मानव त्वचा की बाहरी परतों द्वारा अवशोषित किया जा सकता है। वे सामान्यतः             लगभग 40 [[ माइक्रोमीटर ]] त्वचा में प्रवेश करते हैं, जो कुछ कोशिकाओं (जीव विज्ञान) के बराबर गहराई तक होता है।

{{main|relative biological effectiveness}}

}}</ref> इस उच्च द्रव्यमान और मजबूत अवशोषण के कारण, यदि अल्फा-उत्सर्जक रेडियोन्यूक्लाइड्स शरीर में प्रवेश करते हैं (1950 के दशक से पहले उच्च-गुणवत्ता वाले एक्स-रे छवियों के लिए [[ थोरोट्रास्ट ]] के उपयोग के साथ, साँस लेने, अंतर्ग्रहण या इंजेक्शन लगाने पर), अल्फा विकिरण आयनीकरण विकिरण का सबसे विनाशकारी रूप है। यह सबसे प्रबल आयनकारी है, और पर्याप्त मात्रा में बड़ी मात्रा में [[ विकिरण विषाक्तता ]] के किसी भी या सभी लक्षणों का कारण बन सकता है। यह अनुमान लगाया गया है कि गामा या बीटा विकिरण की समतुल्य मात्रा की तुलना में अल्फा कणों से [[ क्रोमोसाम ]] की क्षति कहीं भी 10 से 1000 गुना अधिक है, औसत 20 गुना पर सेट किया गया है। प्लूटोनियम और यूरेनियम से अल्फा विकिरण के लिए आंतरिक रूप से सामने आने वाले यूरोपीय परमाणु श्रमिकों के एक अध्ययन में पाया गया कि जब सापेक्ष जैविक प्रभावशीलता 20 मानी जाती है, तो अल्फा विकिरण की कार्सिनोजेनिक क्षमता (फेफड़े के कैंसर के संदर्भ में) की खुराक के लिए रिपोर्ट की गई के अनुरूप प्रतीत होती है। बाहरी गामा विकिरण यानी श्वास द्वारा लिए गए अल्फा-कणों की एक दी गई खुराक गामा विकिरण की 20 गुना अधिक खुराक के समान जोखिम प्रस्तुत करती है।<ref>

}}</ref> शक्तिशाली अल्फा उत्सर्जक [[ पोलोनियम -210 ]] (एक मिलीग्राम ²¹⁰Po प्रति सेकंड 4.215 ग्राम रेडियम-226 के बराबर अल्फा कण उत्सर्जित करता है|²²⁶Ra) को फेफड़ों के कैंसर और तम्बाकू से संबंधित मूत्राशय के कैंसर और स्वास्थ्य # तम्बाकू के रेडियोधर्मी घटकों में भूमिका निभाने का संदेह है।<ref name="Science v143 no3603">

  }}</ref> ²¹⁰पो का इस्तेमाल 2006 में रूसी असंतुष्ट और रूसी संघ के अधिकारी अलेक्जेंडर लिटविनेंको की पूर्व-संघीय सुरक्षा सेवा को मारने के लिए किया गया था।<ref>

जब अल्फा कण उत्सर्जक [[ आइसोटोप ]] निगले जाते हैं, तो वे अपने आधे जीवन या क्षय दर की तुलना में कहीं अधिक खतरनाक होते हैं, अल्फा विकिरण की उच्च [[ सापेक्ष जैविक प्रभावशीलता ]] के कारण जैविक क्षति होती है। अल्फा विकिरण औसतन लगभग 20 गुना अधिक खतरनाक है, और साँस के अल्फा उत्सर्जकों के साथ प्रयोगों में, 1000 गुना अधिक खतरनाक है<ref name="LittleKennedy1985">

}}</ref> बीटा क्षय या [[ गामा क्षय ]] रेडियोआइसोटोप की समतुल्य गतिविधि की तुलना में।

[[File:Растурање на алфа-честички на тенок метален лист.jpg|thumb|धातु की पतली शीट पर अल्फा कणों का बिखरना]]1899 में, भौतिक विज्ञानी [[ अर्नेस्ट रदरफोर्ड ]] (मॉन्ट्रियल, कनाडा में मैकगिल विश्वविद्यालय में काम कर रहे) और [[ पॉल विलार्ड ]] (पेरिस में काम कर रहे) ने विकिरण को तीन प्रकारों में अलग किया: अंततः रदरफोर्ड द्वारा अल्फा, बीटा और गामा नाम दिया गया, जो वस्तुओं के प्रवेश और विक्षेपण पर आधारित था। चुंबकीय क्षेत्र।<ref>Rutherford distinguished and named α and β rays on page 116 of: E. Rutherford (1899) [https://books.google.com/books?id=ipMOAAAAIAAJ&pg=PA109#v=onepage&q&f=false "Uranium radiation and the electrical conduction produced by it,"] ''Philosophical Magazine'', Series 5, vol. 47, no. 284, pages 109–163. Rutherford named γ rays on page 177 of: E. Rutherford (1903) [https://books.google.com/books?id=otXPAAAAMAAJ&pg=PA177#v=onepage&q&f=false "The magnetic and electric deviation of the easily absorbed rays from radium,"] ''Philosophical Magazine'', Series 6, vol. 5, no. 26, pages 177–187.</ref> अल्फा किरणों को रदरफोर्ड द्वारा परिभाषित किया गया था, जो सामान्य वस्तुओं की सबसे कम भेदन वाली होती हैं।