Unterschied zwischen Alpha Beta und Gamma-Strahlung
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Alpha-, Beta- und Gammastrahlung sind drei verschiedene Arten von Kernstrahlung. Diese drei verschiedenen Strahlungsarten haben unterschiedliche Eigenschaften. Hier diskutieren wir den Unterschied zwischen Alpha-, Beta- und Gammastrahlung. Ihre grundlegenden Eigenschaften und Unterschiede wurden im Artikel "Was sind die drei Arten von Kernstrahlung" diskutiert..
Alpha-Beta- und Gamma-Partikel
- Alpha-Strahlung besteht aus Alphateilchen oder Heliumkernen (
), dh ein Teilchen der Alphastrahlung besteht aus zwei Protonen und zwei Neutronen, die miteinander verbunden sind.
), dh ein Teilchen der Alphastrahlung besteht aus zwei Protonen und zwei Neutronen, die miteinander verbunden sind.
- Beta-Strahlung könnte sich auf beides beziehen Beta minus Strahlung, wo Elektronen () ausgestrahlt werden oder Beta plus Strahlung, wo Positronen (
) ausgestrahlt werden.
) ausgestrahlt werden.
- Gammastrahlung bezieht sich auf die Strahlung einer elektromagnetischen Welle im Gamma-Bereich. Es kann auch als a betrachtet werden Photon (
).
). 
Ladung von Alpha-Beta und Gamma-Strahlung
- Alpha-Teilchen haben eine Ladung von (
) von seinen beiden Protonen, wobei 
. - Für Betastrahlung hat ein Elektron eine Ladung von
. Ein Positron, das das Antiteilchen des Elektrons ist, hat eine Ladung von 
. - Photonen, die Gammastrahlung tragen, sind Nicht geladen.
) von seinen beiden Protonen, wobei 
.
. Ein Positron, das das Antiteilchen des Elektrons ist, hat eine Ladung von 
.Masse der Alpha-Beta- und Gammastrahlung
- Alpha-Teilchen bestehen aus vier Nukleonen. Daher haben sie eine Masse von ungefähr
, woher 
. Die Masse eines Alphateilchens ist also 6,64 × 10-27 kg = 3,73 GeV / c2. - Elektronen und Positronen, aus denen Beta-Teilchen bestehen, sind Antiteilchen voneinander. Dies bedeutet, dass beide die gleiche Masse haben. Die Masse eines Elektrons / Positron ist 5,49 × 10-4 u = 6,64 × 10-27 kg = 511 keV / c2.
- Photonen sind masselos, also tragen Gammastrahlen keine Masse.
, woher 
. Die Masse eines Alphateilchens ist also 6,64 × 10-27 kg = 3,73 GeV / c2.Geschwindigkeit der Alpha-Beta- und Gammastrahlung
- Ein Alpha-Zerfall findet nur statt, wenn die Massen des Tochterkerns (
) und das Alphateilchen zusammen (
) ist geringer als die Masse des Stammkerns (
). Der Unterschied in der Masse (
) wird als kinetische Energie sowohl an das Alphateilchen als auch an den Tochterkern gegeben. Um den Impuls zu erhalten, müssen sich der Tochterkern und das Alphateilchen in entgegengesetzte Richtungen bewegen. Außerdem trägt das Alphateilchen, das viel leichter als der typische Tochterkern ist, die meiste kinetische Energie ab (wiederum um den Impuls zu erhalten). Typischerweise haben die Alphateilchen Geschwindigkeiten von etwa 5% der Lichtgeschwindigkeit (
, woher 
Lichtgeschwindigkeit = 3 × 108 Frau-1. Für einen bestimmten Alpha-Zerfall nimmt die kinetische Energie und damit die Geschwindigkeit des Alphateilchens einen bestimmten Wert an, der aus den Massendifferenzen in den Kernen und aus dem Impulserhaltungssatz berechnet werden kann. - Für den Beta-Zerfall gibt es drei Produkte, die die verfügbare kinetische Energie teilen. In diesem Fall kann die kinetische Energie auf beliebige Weise zwischen den Teilchen aufgeteilt werden. Als Ergebnis können die Betateilchen a einnehmen Angebot von Werten. Normalerweise nehmen sie Werte von bis an
. - Gammastrahlung besteht aus Photonen. Sie reisen mit Lichtgeschwindigkeit,
. Sie tragen jedoch spezifische Energien, die dem spezifischen Übergang der Kernenergieniveaus entsprechen, durch die sie emittiert wurden.
) und das Alphateilchen zusammen (
) ist geringer als die Masse des Stammkerns (
). Der Unterschied in der Masse (
) wird als kinetische Energie sowohl an das Alphateilchen als auch an den Tochterkern gegeben. Um den Impuls zu erhalten, müssen sich der Tochterkern und das Alphateilchen in entgegengesetzte Richtungen bewegen. Außerdem trägt das Alphateilchen, das viel leichter als der typische Tochterkern ist, die meiste kinetische Energie ab (wiederum um den Impuls zu erhalten). Typischerweise haben die Alphateilchen Geschwindigkeiten von etwa 5% der Lichtgeschwindigkeit (
, woher 
Lichtgeschwindigkeit = 3 × 108 Frau-1. Für einen bestimmten Alpha-Zerfall nimmt die kinetische Energie und damit die Geschwindigkeit des Alphateilchens einen bestimmten Wert an, der aus den Massendifferenzen in den Kernen und aus dem Impulserhaltungssatz berechnet werden kann.
.
. Sie tragen jedoch spezifische Energien, die dem spezifischen Übergang der Kernenergieniveaus entsprechen, durch die sie emittiert wurden.Ionisierende Kraft von Alpha Beta und Gamma-Strahlung
- Alpha-Partikel können etwa produzieren 1 000 000 Ionenpaare pro Zentimeter, wenn sie sich durch die Luft bewegen. Das ist relativ hoch. Dies liegt daran, dass sie eine relativ große Masse haben und sich langsam bewegen, wodurch sie mehr mit Luftmolekülen interagieren können.
- Beta-Partikel produzieren etwa 10 000 Ionenpaare pro Zentimeter in Luft.
- Gammastrahlen (Photonen) können etwa produzieren 10 Ionenpaare pro Zentimeter in Luft.
Einfluss des Magnetfeldes auf Alpha-Beta und Gamma-Strahlung
- Alphateilchen haben eine Ladung. Wenn also ein Magnetfeld senkrecht zu seinem Weg angelegt wird, zeigt das Alphateilchen etwas Ablenkung.
- Beta-Teilchen haben auch eine Ladung. Verglichen mit Alphateilchen beträgt die Ladung von Betateilchen die Hälfte der Ladung von Alphateilchen. Andererseits sind die Geschwindigkeiten von Betateilchen viel höher als die von Alpha. Als Ergebnis sind Beta-Teilchen stärker abgelenkt durch Magnetfelder, die senkrecht zu ihren Pfaden angelegt werden. Unter demselben Magnetfeld verbiegt sich ein Beta-Minus-Teilchen in die entgegengesetzte Richtung zu einem Alpha-Teilchen, während ein Beta-Plus-Teilchen in dieselbe Richtung wie das Alpha-Teilchen gebogen wird.
- Photonen werden nicht aufgeladen und so nicht abgelenkt werden durch magnetische Felder.
Aus Marie Curies Demonstration des Verhaltens von 3 Strahlungsarten
Fähigkeit, Alpha Beta und Gamma-Strahlung zu stoppen
- Alpha-Partikel sind stark ionisierend. Wenn sie durch die Materie reisen, verlieren sie ihre Energie viel schneller. Daher können sie leicht angehalten werden. Alphateilchen können sich in der Luft einige Zentimeter bewegen, bevor sie gestoppt werden. Sie können auch von einem dicken Stück Papier gestoppt werden. Sie können auch nicht die menschliche Haut durchdringen und sind daher nicht so gefährlich, solange sie außerhalb unseres Körpers bleiben. Sobald sie sich im Körper befinden, können sie viel mehr Schaden verursachen als Beta und Gamma, da sie eine viel stärkere Ionisierungsfähigkeit haben. (In einem berühmten Fall soll der ehemalige russische Geheimagent Alexander Litvinenko absichtlich mit dem Alpha-Emitter Polonium-210 vergiftet worden sein. Es ist auch schwierig, Alphateilchen zu finden, da sie den Körper nicht mehr verlassen können, wenn sie sich im Inneren befinden. Es wurden jedoch Spuren von Alphastrahlung gefunden, wo er öffentliche Toiletten benutzt hatte..
- Betateilchen können sich in der Luft einige Meter bewegen, aber sie können durch eine mehrere Millimeter dicke Aluminiumplatte aufgehalten werden.
- Gamma-Photonen interagieren am wenigsten mit Materie und sind daher viel schwieriger zu stoppen. Einige Zentimeter Blei oder einige Meter Beton sind erforderlich, um die Intensität der Gammastrahlung spürbar zu reduzieren.
Unterschied zwischen Alpha-Beta und Gammastrahlung - Zusammenfassung
| Eigentum | Alpha-Strahlung | Beta-Strahlung | Gammastrahlung |
| Natur des Teilchens | Ein Heliumkern | Ein Elektron / Positron | Ein Photon |
| Aufladen |  |  | 0 |
| Masse |  |  | 0 |
| Geschwindigkeit | ~ 0,05c | bis zu 0,99c | c |
| Ionenpaare pro cm Luft | ~ 1 000 000 | ~ 10 000 | ~ 10 |
| Wechselwirkung mit senkrechten Magnetfeldern | Einige Ablenkung | Große Ablenkung | Keine Durchbiegung |
| Gestoppt von | Dickes Blatt Papier | Wenige mm Aluminiumblech | (Bis zu einem gewissen Grad) Ein paar cm eines Bleiblocks oder wenige Meter dicker Beton |
