Differenza tra Alpha Beta e Gamma Particles

Differenza principale: Alpha vs Beta vs Gamma Particles

La radioattività è un processo di decadimento degli elementi chimici nel tempo. Questo decadimento si verifica attraverso l'emissione di particelle diverse. L'emissione di particelle è anche chiamata emissione di radiazioni. La radiazione viene emessa dal nucleo di un atomo, convertendo protoni o neutroni del nucleo in diverse particelle. Il processo di radioattività si svolge in atomi instabili. Questi atomi instabili subiscono radioattività per stabilizzarsi. Esistono tre tipi principali di particelle che possono essere emesse come radiazioni. Sono particelle alfa (α), particelle beta (β) e gamma (γ). La principale differenza tra le particelle alfa beta e gamma è quella le particelle alfa hanno il minimo potere di penetrazione, mentre le particelle beta hanno un potere di penetrazione moderato e le particelle gamma hanno il più alto potere di penetrazione.

Aree chiave coperte

1. Cosa sono le particelle alfa
      - Definizione, proprietà, meccanismo di emissione, applicazioni
2. Cosa sono le particelle beta?
      - Definizione, proprietà, meccanismo di emissione, applicazioni
3. Cosa sono le Gamma Particles
      - Definizione, proprietà, meccanismo di emissione, applicazioni
4. Qual è la differenza tra Alpha Beta e Gamma Particles
      - Confronto tra le principali differenze

Termini chiave: alfa, beta, gamma, neutroni, protoni, decadimento radioattivo, radioattività, radiazioni

Cosa sono le particelle alfa

Una particella alfa è una specie chimica identica al nucleo di elio e ha il simbolo α. Le particelle alfa sono composte da due protoni e due neutroni. Queste particelle alfa possono essere rilasciate dal nucleo di un atomo radioattivo. Le particelle alfa vengono emesse nel processo di decadimento alfa.

L'emissione di particelle alfa si verifica in atomi "ricchi di protoni". Dopo l'emissione di una particella alfa dal nucleo di un atomo di un particolare elemento, quel nucleo viene modificato e diventa un diverso elemento chimico. Questo perché due protoni vengono rimossi dal nucleo nell'emissione alfa, risultando in un numero atomico ridotto. (Il numero atomico è la chiave per identificare un elemento chimico: una modifica del numero atomico indica la conversione di un elemento in un altro).

Figura 1: decadimento alfa

Poiché non ci sono elettroni nella particella alfa, la particella alfa è una particella carica. I due protoni danno una carica elettrica +2 alla particella alfa. La massa della particella alfa è di circa 4 amu. Pertanto, le particelle alfa sono le particelle più grandi che vengono emesse da un nucleo.

Tuttavia, il potere di penetrazione delle particelle alfa è considerevolmente scarso. Anche una carta sottile può fermare le particelle alfa o la radiazione alfa. Ma il potere ionizzante delle particelle alfa è molto alto. Poiché le particelle alfa sono caricate positivamente, possono facilmente prendere elettroni da altri atomi. Questa rimozione di elettroni da altri atomi provoca la ionizzazione di questi atomi. Poiché queste particelle alfa sono particelle cariche, sono facilmente attratte da campi elettrici e campi magnetici.

Cosa sono le particelle beta?

Una particella beta è un elettrone ad alta velocità o un positrone. Il simbolo per la particella beta è β. Queste particelle beta sono rilasciate da atomi instabili "ricchi di neutroni". Questi atomi ottengono uno stato stabile rimuovendo i neutroni e convertendoli in elettroni o positroni. La rimozione di una particella beta cambia l'elemento chimico. Un neutrone viene convertito in un protone e una particella beta. Pertanto, il numero atomico viene aumentato di 1. Quindi diventa un elemento chimico diverso.

Una particella beta non è un elettrone dai gusci degli elettroni esterni. Questi sono generati nel nucleo. Un elettrone è caricato negativamente e un positrone è caricato positivamente. Ma i positroni sono identici agli elettroni. Pertanto, il decadimento beta si verifica in due modi: β + emissione e β-emissione. L'emissione β + comporta l'emissione di positroni. L'emissione di β implica l'emissione di elettroni.

Figura 2: β- Emissione

Le particelle beta sono in grado di penetrare aria e carta, ma possono essere fermate da un foglio di metallo sottile (come l'alluminio). Può ionizzare la materia che incontra. Poiché sono particelle cariche negativamente (o positivamente se si tratta di un positrone), possono respingere gli elettroni in altri atomi. Ciò si traduce nella ionizzazione della materia.

Poiché queste sono particelle cariche, le particelle beta sono attratte da campi elettrici e campi magnetici. La velocità di una particella beta è circa il 90% della velocità della luce. Le particelle beta sono in grado di penetrare nella pelle umana.

Cosa sono le Gamma Particles

Le particelle gamma sono fotoni che trasportano energia sotto forma di onde elettromagnetiche. Pertanto, la radiazione gamma non è composta da particelle reali. I fotoni sono particelle ipotetiche. La radiazione gamma viene emessa da atomi instabili. Questi atomi si stabilizzano rimuovendo l'energia sotto forma di fotoni per ottenere uno stato energetico inferiore.

La radiazione gamma è una radiazione elettromagnetica ad alta frequenza e bassa lunghezza d'onda. I fotoni o le particelle gamma non sono elettricamente cariche e non sono influenzati da campi magnetici o campi elettrici. Le particelle gamma non hanno massa. Pertanto, la massa atomica dell'atomo radioattivo non viene ridotta o aumentata dall'emissione di particelle gamma. Pertanto, l'elemento chimico non è cambiato.

Il potere penetrante delle particelle gamma è molto alto. Anche radiazioni molto piccole possono penetrare attraverso l'aria, le carte e persino le lamiere sottili.

Figura 3: decadimento gamma

Le particelle gamma vengono rimosse insieme alle particelle alfa o beta. Il decadimento alfa o beta può cambiare l'elemento chimico ma non può cambiare lo stato energetico dell'elemento. Pertanto, se l'elemento è ancora in uno stato di energia più elevato, allora l'emissione di particelle gamma si verifica al fine di ottenere un livello di energia più basso. 

Differenza tra Alpha Beta e Gamma Particles

Definizione

Particelle alfa: Una particella alfa è una specie chimica identica al nucleo di elio.

Beta particelle: Una particella beta è un elettrone ad alta velocità o un positrone.

Particelle gamma: Una particella gamma è un fotone che trasporta energia sotto forma di onde elettromagnetiche.

Massa

Particelle alfa: La massa di una particella alfa è di circa 4 amu.

Beta particelle: La massa di una particella beta è di circa 5,49 x 10^-4 amu.

Particelle gamma: Le particelle gamma non hanno massa.

Carica elettrica

Particelle alfa: Le particelle alfa sono particelle cariche positivamente.

Beta particelle: Le particelle beta sono particelle cariche positivamente o negativamente.

Particelle gamma: Le particelle gamma non sono particelle cariche.

Effetto sul numero atomico

Particelle alfa: Il numero atomico dell'elemento è ridotto di 2 unità quando viene rilasciata una particella alfa.

Beta particelle: Il numero atomico dell'elemento è aumentato di 1 unità quando viene rilasciata una particella beta.

Particelle gamma: Il numero atomico non è influenzato dall'emissione di particelle gamma.

Cambiamento nell'elemento chimico

Particelle alfa: L'emissione di particelle alfa causa la modifica dell'elemento chimico.

Beta particelle: L'emissione di particelle beta causa la modifica dell'elemento chimico.

Particelle gamma: L'emissione di particelle gamma non causa la modifica dell'elemento chimico.

Potere di penetrazione

Particelle alfa: Le particelle alfa hanno il minimo potere di penetrazione.

Beta particelle: Le particelle beta hanno un potere di penetrazione moderato.

Particelle gamma: Le particelle gamma hanno il più alto potere di penetrazione.

Potere ionizzante

Particelle alfa: Le particelle alfa possono ionizzare molti altri atomi.

Beta particelle: Le particelle beta possono ionizzare altri atomi, ma non sono buone come particelle alfa.

Particelle gamma: Le particelle gamma hanno la minima capacità di ionizzare altra materia.

Velocità

Particelle alfa: La velocità delle particelle alfa è di circa il decimo della velocità della luce.

Beta particelle: La velocità della particella beta è circa il 90% della velocità della luce.

Particelle gamma: La velocità delle particelle gamma è uguale alla velocità della luce.

Campi elettrici e magnetici

Particelle alfa: Le particelle alfa sono attratte da campi elettrici e magnetici.

Beta particelle: Le particelle beta sono attratte da campi elettrici e magnetici.

Particelle gamma: Le particelle gamma non sono attratte da campi elettrici e magnetici.

Conclusione

Le particelle alfa, beta e gamma sono emesse da nuclei instabili. Un nucleo emette queste diverse particelle per diventare stabile. Sebbene i raggi alfa e beta siano composti da particelle, i raggi gamma non sono composti da particelle reali. Tuttavia, al fine di comprendere il comportamento dei raggi gamma e di confrontarli con le particelle alfa e beta, viene introdotta una ipotetica particella chiamata fotone. Questi fotoni sono pacchetti di energia che trasportano energia da un luogo all'altro come raggi gamma. Pertanto, essi sono chiamati particelle gamma. La principale differenza tra alfa beta e gamma-particelle è il loro potere penetrante. 

Riferimenti:

1. "GCSE Bitesize: tipi di radiazioni." BBC, disponibile qui. Accesso 4 settembre 2017.
2. "Radiazione gamma". Centro risorse NDT, disponibile qui. Accesso 4 settembre 2017.
3. "Tipi di radiazioni: Nozioni di base sulle radiazioni gamma, alfa, neutronica, beta e raggi X." Mirion, disponibile qui. Accesso 4 settembre 2017.

Cortesia dell'immagine:

1. "Alpha Decay" Von Inductiveload - Eigenes Werk (Gemeinfrei) via Commons Wikimedia
2. "Decadimento beta-meno" Von Inductiveload - Eigenes Werk (Gemeinfrei) via Commons Wikimedia
3. "Gamma Decay" di Inductiveload - self-made (di dominio pubblico) tramite Commons Wikimedia