Hạt alpha Hạt alphadonhững đồngvị phóng xạ nhất định phátra khi chúngphân hủy thành một nguyên tố bền. Nó gồm hai proton và haineutron; nó mang điện dương. Nguyên tố trải qua “phân rã alpha” biến thành một nguyên tố mới có số nguyêntử giảm haivà số khối giảmbốn sovới nguyên tố ban đầu.Phânrã alpha xảy rakhi một hạt nhân có quá nhiều protonnên lực hạt nhân mạnhkhôngcó khả năng cân bằngvới lực đẩy mạnhcủa lực điện giữa các proton.Do khối lượngcủa nó, nênhạt alpha chuyểnđộng tươngđốichậm(chưa tới 10%tốcđộ ánhsáng), vànó cóthể bị chặn lại bởi một lá nhôm mỏng. Thí nghiệm tán xạ hạt alpha Khi Henri Becquerel lần đầutiên pháthiện ratính phóng xạ vào năm1896, ông không biết rằng bứcxạ đó gồm các hạtvà mangnăng lượng. ErnestRutherford bắt đầu làmthí nghiệm để xác định bản chấtcủa bức xạ trên vào năm 1898.Một thí nghiệm chứng minh rằng bức xạ trên gồm có ba loại khác nhau:một hạt dương gọi là “alpha”,một hạt âm và một dạng bứcxạ điện từ mangnăng lượng cao. Năm 1902, Rutherfordcùng ngườiđồng nghiệp Frederick Soddy đề xuất rằng một nguyêntố hóa học khác đượchình thành hễ khi có một nguyên tố phóng xạ phân rã, một quá trình gọi làsự biến tố. Rutherfordđạt giải NobelHóa học năm 1908 cho việc khám phá ra nhữngnguyênlí cơ bản này của sự phóng xạ.Trong thí nghiệm“lá vàng” kinhđiển củaRutherforddùng để xác định cấu trúc của nguyên tử, các trợ lí của ông,Hans Geigervà E. Marsdenđã sử dụng các hạt alphatíchđiện dươngtốc độ cao phát ra từ poloniumphóngxạ để bắn phámột lá vàng. Kết quả của thí nghiệmnày chothấy một nguyên tử gồm chủ yếu là khônggian trốngrỗng, với gần như toàn bộ khối lượngcủanó tậptrung trong một lõi rấtnhỏ,đậm đặc, tích điện dương, gọi là hạt nhân. Thật ra, hạt alphađã được nhận ra làhạt nhâncủa nguyêntử helium! Soddy, cùngvới WilliamRamsay,người hồi năm 1895đã phát hiện thấy nguyên tố heliumlà mộtthành phần củacác khoáng chất trên trái đất, xác nhậnrằng heliumđược sinhra khi cho radiumphân rã trong mộtống hàn kín. Sản phẩm đầu tiên trong phòng thí nghiệm đồng vị phóng xạ - ngược với các đồngvị phóng xạ xuất hiện tự nhiên– thuđược bằng cách bắn phá các đồng vị bền bằngđạn hạt alpha. Năm1919,Rutherfordđã thànhcông trong việc tạo raoxygen- 17 bằngcách dùng hạt alpha bắn phá nitrogen-14 bìnhthường;phản ứng trên sinh ra mộtproton tự do. Năm 1935,Giải Nobel Hóa học được traocho Irène và Frédéric Joliet-Curie cho nghiên cứu của họ về sự sản sinh cácđồng vị phóng xạ bằngcách sử dụng hạtalpha do poloniumphân rã để bắn phá nhữngnguyên tố bền. Sau khi dùng hạt alpha bắn phá nhôm, họ nhậnthấy khihạtnhân hấp thụ một hạtalpha, nó biếnđổithành mộtđồngvị phóngxạ trước đó chưa biết của phospho; phản ứng trênsinh ra một hạt trunghòa chưa được nhậndạng. James Chadwick đã lặp lạithí nghiệm của họ, sử dụng mộttấmbia beryllium,sauđó thu giữ hạt phát ra và sử dụng các nguyên lícủa vật lí cổ điển nhận ra khối lượngcủa nó ngang bằngkhối lượngcủa proton.Hạt này được đặttên là neutron,và Chadwickđã giành Giải NobelVậtlí năm 1935chokhám phá trên.Sau đó, các nhà khoahọc bắt đầu tăng tốccác hạtalpha lênnhữngnăng lượngrấtcao trong những dụngcụ được xây dựngđặc biệt như cyclotron và máy gia tốc thẳngtrước khibắn chúng vào nguyên tố mà họ muốn làmbiếntố. Một số đồngvị phóng xạ, cả tự nhiên và nhân tạo, đã được nhậndạng là nguồnphát hạtalpha. Chuỗi phân rã của đồngvị uranium dồidào nhất, uranium- 238, thành chì-206 bền,gồm tám phảnứngphân rã alphakhác nhau. Uraniumcó chu kì bán rã rất lớn (4,5tỉ năm)và vì nó cómặt trongtrái đất với liều lượng dễ dàng đo được, cho nên tỉ số uranium trên chì được người ta sử dụng để ước tính tuổi của hành tinhTrái đất chúng ta. Gần đây hơn, Guenther Lugmairtại trường Đại họcCaliforniaở San Diegođã nêura phép định tuổi sử dụng samarium-147, nguyêntố chịu sự phân rã alphađể biến đổi thành neodymium-143. Đa số các nguyên tố phóng xạ nặng hơn uraniumchịusự phân rã alpha.Hồi thậpniên 1960, khicầnmột thiết bị để phân tích bề mặt mặt trăng,Anthony Turkevichđã phát triển mộtthiết bị tán xạ alpha, dùng chonguồn phát alpha curium-242, một nguyên tố nặng sinhra bởi sự phânrã alphacủa americium-241. Thiết bị này đã được các sứ mệnh Surveyor 5, 6,và 7 dùng trên bề mặt mặt trăng. Plutoniumđã được sử dụng để cấp nguồn chohơn 20 phithuyền kể từ năm 1972; nó cũng đượcsử dụngđể cấp nguồn cho máy điều hòa nhịptim. Các máy dò khói ionhóa pháthiện sự có mặt củakhói bằng một buồng ion hóa và một nguồn bứcxạ ion hóa (americium-241).Những hạt alphaphát rabởi sự phân rã phóng xạ của americium-241 làm ionhóa các nguyêntử oxygen và nitrogencó mặt trong buồng,làm giải phóngelectrontự dovà ion.Khi khói có mặt trong buồng, dòng điện sinh rabởicác electrontự do và ion (khi chúng chuyển độngvề phía các bản tích điện dương và tích điện âm trong máy dò)bị trung hòa bởi các hạt khói; điều này manglại sự giảm dòng điện và kích hoạttín hiệucảnh báo. Do tínhđâm xuyên kém củachúng, nên hạt alphathường không cómối đe dọa đốivới những sinhvật sống,trừ khibị nuốt vào. Đây làvấn đề sinh ra bởi chất khí phóngxạ radon, chất hình thành quasự phân rã phóng xạ tự nhiên của uranium(có mặt trong đá, đất, và nướctrên khắp thế giới). Khi khí radonthấmlên trên đất, nó cóthể bị giữ lại trong các tòanhà, nơi nó có thể tích lũy đếnhàm lượng độc hại. Radoncó thể đi vàocơ thể qua phổi, tại đó nó chịu sự phân rã alphađể tạo ra polonium, mộtchấtrắn phóng xạ vẫn ở lại trong phổi và tiếp tục phát rabứcxạ gây ungthư. . vị phóng xạ bằngcách sử dụng hạtalpha do poloniumphân rã để bắn phá nhữngnguyên tố bền. Sau khi dùng hạt alpha bắn phá nhôm, họ nhậnthấy khihạtnhân hấp thụ một hạtalpha, nó biếnđổithành mộtđồngvị. ban đầu.Phânrã alpha xảy rakhi một hạt nhân có quá nhiều protonnên lực hạt nhân mạnhkhôngcó khả năng cân bằngvới lực đẩy mạnhcủa lực điện giữa các proton.Do khối lượngcủa nó, nênhạt alpha chuyểnđộng. Hạt alpha Hạt alphadonhững đồngvị phóng xạ nhất định phátra khi chúngphân hủy thành một nguyên tố bền. Nó gồm hai proton và haineutron; nó mang điện dương. Nguyên tố trải qua “phân rã alpha