Unterschied zwischen Alpha Beta und Gamma-Partikeln
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Hauptunterschied - Alpha vs Beta vs Gamma-Partikel
Radioaktivität ist ein Prozess des Zerfalls chemischer Elemente mit der Zeit. Dieser Zerfall tritt durch Emission verschiedener Partikel auf. Die Emission von Partikeln wird auch als Strahlungsemission bezeichnet. Die Strahlung wird vom Kern eines Atoms emittiert, wobei Protonen oder Neutronen des Kerns in verschiedene Teilchen umgewandelt werden. Der Prozess der Radioaktivität findet in instabilen Atomen statt. Diese instabilen Atome unterliegen einer Radioaktivität, um sich zu stabilisieren. Es gibt drei Hauptarten von Partikeln, die als Strahlung emittiert werden können. Sie sind Alpha (α) -Partikel, Beta (β) -Partikel und Gamma (γ) -Partikel. Der Hauptunterschied zwischen Alpha-Beta- und Gamma-Partikeln ist das Alphateilchen haben die geringste Durchdringungskraft, während Betateilchen eine moderate Durchdringungskraft haben und Gammapartikel die höchste Durchdringungskraft haben.
Wichtige Bereiche
1. Was sind Alpha-Partikel?
- Definition, Eigenschaften, Emissionsmechanismus, Anwendungen
2. Was sind Beta-Partikel?
- Definition, Eigenschaften, Emissionsmechanismus, Anwendungen
3. Was sind Gamma-Partikel?
- Definition, Eigenschaften, Emissionsmechanismus, Anwendungen
4. Was ist der Unterschied zwischen Alpha-Beta- und Gamma-Partikeln?
- Vergleich der wichtigsten Unterschiede
Schlüsselbegriffe: Alpha, Beta, Gamma, Neutronen, Protonen, radioaktiver Zerfall, Radioaktivität, Strahlung
Was sind Alpha-Partikel?
Ein Alphateilchen ist eine chemische Spezies, die mit dem Heliumkern identisch ist und das Symbol α erhält. Alpha-Teilchen bestehen aus zwei Protonen und zwei Neutronen. Diese Alphateilchen können aus dem Kern eines radioaktiven Atoms freigesetzt werden. Alpha-Partikel werden beim Alpha-Zerfallsprozess emittiert.
Die Emission von Alpha-Partikeln erfolgt in "protonenreichen" Atomen. Nach der Emission eines Alphateilchens aus dem Kern eines Atoms eines bestimmten Elements wird dieser Kern geändert und es wird ein anderes chemisches Element. Dies liegt daran, dass bei der Alpha-Emission zwei Protonen aus dem Kern entfernt werden, was zu einer verringerten Atomzahl führt. (Die Ordnungszahl ist der Schlüssel zur Identifizierung eines chemischen Elements. Eine Änderung der Ordnungszahl zeigt die Umwandlung eines Elements in ein anderes an.).
Abbildung 1: Alpha-Zerfall
Da sich im Alphateilchen keine Elektronen befinden, handelt es sich bei dem Alphateilchen um ein geladenes Teilchen. Die zwei Protonen geben dem Alpha-Teilchen eine elektrische Ladung von +2. Die Masse des Alphateilchens beträgt etwa 4 amu. Alpha-Partikel sind daher die größten Partikel, die von einem Kern emittiert werden.
Die Durchdringungskraft von Alphateilchen ist jedoch erheblich gering. Selbst ein dünnes Papier kann Alphapartikel oder Alphastrahlung stoppen. Die Ionisierungskraft von Alphateilchen ist jedoch sehr hoch. Da Alpha-Teilchen positiv geladen sind, können sie leicht Elektronen von anderen Atomen aufnehmen. Diese Entfernung von Elektronen von anderen Atomen bewirkt, dass diese Atome ionisiert werden. Da es sich bei diesen Alphateilchen um geladene Teilchen handelt, werden sie leicht von elektrischen Feldern und Magnetfeldern angezogen.
Was sind Beta-Partikel?
Ein Beta-Teilchen ist ein Hochgeschwindigkeitselektron oder ein Positron. Das Symbol für Betateilchen ist β. Diese Beta-Teilchen werden von "neutronenreichen" instabilen Atomen freigesetzt. Diese Atome erhalten einen stabilen Zustand, indem sie die Neutronen entfernen und in Elektronen oder Positronen umwandeln. Die Entfernung eines Beta-Partikels verändert das chemische Element. Ein Neutron wird in ein Proton und ein Beta-Teilchen umgewandelt. Daher wird die Ordnungszahl um 1 erhöht. Dann wird sie zu einem anderen chemischen Element.
Ein Beta-Teilchen ist kein Elektron aus den äußeren Elektronenhüllen. Diese werden im Kern erzeugt. Ein Elektron ist negativ geladen und ein Positron ist positiv geladen. Positronen sind jedoch identisch mit Elektronen. Daher tritt der Beta-Zerfall auf zwei Arten auf, wie die β + -Emission und die β-Emission. Die Emission von β + beinhaltet die Emission von Positronen. Die β-Emission beinhaltet die Emission von Elektronen.
Abbildung 2: β-Emission
Beta-Partikel können Luft und Papier durchdringen, können jedoch durch ein dünnes Metallblech (z. B. Aluminium) gestoppt werden. Es kann die Materie ionisieren, die es trifft. Da sie negativ (oder positiv, wenn es ein Positron ist) geladene Teilchen sind, können sie Elektronen in anderen Atomen abstoßen. Dies führt zur Ionisierung von Materie.
Da es sich um geladene Teilchen handelt, werden Beta-Teilchen von elektrischen Feldern und Magnetfeldern angezogen. Die Geschwindigkeit eines Betateilchens beträgt etwa 90% der Lichtgeschwindigkeit. Betateilchen können die menschliche Haut durchdringen.
Was sind Gamma-Partikel?
Gammapartikel sind Photonen, die Energie in Form elektromagnetischer Wellen tragen. Daher besteht die Gammastrahlung nicht aus tatsächlichen Teilchen. Photonen sind hypothetische Teilchen. Gammastrahlung wird von instabilen Atomen emittiert. Diese Atome werden durch Entfernung der Energie als Photonen stabilisiert, um einen niedrigeren Energiezustand zu erreichen.
Die Gammastrahlung ist elektromagnetische Strahlung mit hoher Frequenz und niedriger Wellenlänge. Photonen oder Gammapartikel werden nicht elektrisch geladen und werden nicht durch Magnetfelder oder elektrische Felder beeinflusst. Gammapartikel haben keine Masse. Daher wird die Atommasse des radioaktiven Atoms nicht durch Gammapartikelemission verringert oder erhöht. Daher wird das chemische Element nicht geändert.
Die Durchdringungskraft von Gamma-Partikeln ist sehr hoch. Schon sehr kleine Strahlung kann Luft, Papiere und sogar dünne Bleche durchdringen.
Abbildung 3: Gamma-Zerfall
Gamma-Partikel werden zusammen mit Alpha- oder Beta-Partikeln entfernt. Alpha- oder Betazerfall kann das chemische Element verändern, jedoch nicht den Energiezustand des Elements. Wenn sich das Element immer noch in einem Zustand höherer Energie befindet, tritt die Emission von Gammapartikeln auf, um ein niedrigeres Energieniveau zu erhalten.
Unterschied zwischen Alpha Beta und Gamma-Partikeln
Definition
Alpha-Partikel: Ein Alphateilchen ist eine chemische Spezies, die mit dem Heliumkern identisch ist.
Beta-Partikel: Ein Beta-Teilchen ist ein Elektron mit hoher Geschwindigkeit oder ein Positron.
Gamma-Partikel: Ein Gammapartikel ist ein Photon, das Energie in Form elektromagnetischer Wellen überträgt.
Masse
Alpha-Partikel: Die Masse eines Alphateilchens beträgt etwa 4 amu.
Beta-Partikel: Die Masse eines Beta-Partikels beträgt etwa 5,49 x 10-4 amu.
Gamma-Partikel: Gamma-Partikel haben keine Masse.
Elektrische Ladung
Alpha-Partikel: Alpha-Teilchen sind positiv geladene Teilchen.
Beta-Partikel: Beta-Teilchen sind entweder positiv oder negativ geladene Teilchen.
Gamma-Partikel: Gamma-Partikel sind keine geladenen Partikel.
Auswirkung auf die Ordnungszahl
Alpha-Partikel: Die Atomzahl des Elements verringert sich um 2 Einheiten, wenn ein Alphateilchen freigesetzt wird.
Beta-Partikel: Die Atomzahl des Elements wird um 1 Einheit erhöht, wenn ein Beta-Teilchen freigesetzt wird.
Gamma-Partikel: Die Ordnungszahl wird durch die Emission von Gamma-Partikeln nicht beeinflusst.
Ändern Sie im chemischen Element
Alpha-Partikel: Die Emission von Alpha-Partikeln bewirkt, dass das chemische Element verändert wird.
Beta-Partikel: Die Emission von Beta-Partikeln bewirkt, dass das chemische Element verändert wird.
Gamma-Partikel: Die Emission von Gamma-Partikeln bewirkt keine Veränderung des chemischen Elements.
Durchschlagskraft
Alpha-Partikel: Alphateilchen haben die geringste Durchdringungskraft.
Beta-Partikel: Betateilchen haben eine moderate Durchdringungskraft.
Gamma-Partikel: Gammapartikel haben die höchste Durchdringungskraft.
Ionisierende Kraft
Alpha-Partikel: Alpha-Partikel können viele andere Atome ionisieren.
Beta-Partikel: Beta-Teilchen können andere Atome ionisieren, eignen sich jedoch nicht als Alphateilchen.
Gamma-Partikel: Gammapartikel haben die geringste Fähigkeit, andere Materie zu ionisieren.
Geschwindigkeit
Alpha-Partikel: Die Geschwindigkeit von Alphateilchen beträgt etwa ein Zehntel der Lichtgeschwindigkeit.
Beta-Partikel: Die Geschwindigkeit von Betateilchen beträgt etwa 90% der Lichtgeschwindigkeit.
Gamma-Partikel: Die Geschwindigkeit der Gammapartikel entspricht der Lichtgeschwindigkeit.
Elektrische und magnetische Felder
Alpha-Partikel: Alphateilchen werden von elektrischen und magnetischen Feldern angezogen.
Beta-Partikel: Betateilchen werden von elektrischen und magnetischen Feldern angezogen.
Gamma-Partikel: Gammapartikel werden nicht von elektrischen und magnetischen Feldern angezogen.
Fazit
Alpha-, Beta- und Gammapartikel werden aus instabilen Kernen abgegeben. Ein Kern emittiert diese verschiedenen Partikel, um stabil zu werden. Obwohl Alpha- und Betastrahlen aus Partikeln bestehen, bestehen Gammastrahlen nicht aus tatsächlichen Partikeln. Um jedoch das Verhalten von Gammastrahlen zu verstehen und mit Alpha- und Betateilchen zu vergleichen, wird ein hypothetisches Teilchen namens Photon eingeführt. Diese Photonen sind Energiepakete, die Energie als Gammastrahl von einem Ort zum anderen transportieren. Daher werden sie Gamma-Partikel genannt. Der Hauptunterschied zwischen Alpha-Beta- und Gamma-Partikeln ist ihre Durchschlagskraft.
Verweise:
1. "GCSE Bitesize: Arten der Strahlung". BBC, hier erhältlich. Abgerufen am 4. September 2017.
2. „Gamma-Strahlung“. NDT Resource Center, hier verfügbar. Abgerufen am 4. September 2017.
3. „Strahlungsarten: Gamma-, Alpha-, Neutronen-, Beta- und Röntgenstrahlungsgrundlagen.“ Mirion, hier erhältlich. Abgerufen am 4. September 2017.
Bildhöflichkeit:
1. "Alpha Decay" von Inductiveload - Eigenes Werk (Gemeinfrei) über Commons Wikimedia
2. "Beta-minus Decay" von Inductiveload - Eigenes Werk (Gemeinfrei) über Commons Wikimedia
3. "Gamma-Zerfall" von Inductiveload - selbst gemacht (Public Domain) über Commons Wikimedia
