Différence principale - particules alpha vs bêta vs gamma

La radioactivité est un processus de désintégration des éléments chimiques avec le temps. Cette désintégration se produit par l'émission de différentes particules. L'émission de particules est aussi appelée émission de rayonnement. Le rayonnement est émis par le noyau d'un atome, convertissant les protons ou les neutrons du noyau en différentes particules. Le processus de radioactivité se déroule dans les atomes instables. Ces atomes instables subissent une radioactivité afin de se stabiliser. Il existe trois principaux types de particules qui peuvent être émises sous forme de rayonnement. Ce sont des particules alpha (α), des particules bêta (β) et des particules gamma (γ). La principale différence entre les particules alpha bêta et gamma est que Les particules alpha ont le moins de pouvoir de pénétration tandis que les particules bêta ont un pouvoir de pénétration modéré et les particules gamma ont le pouvoir de pénétration le plus élevé.

Domaines clés couverts

1. Que sont les particules alpha - Définition, propriétés, mécanisme d'émission, applications 2. Que sont les particules bêta - Définition, propriétés, mécanisme d'émission, applications 3. Que sont les particules gamma - Définition, propriétés, mécanisme d'émission, applications 4. Quelle est la différence entre les particules alpha bêta et gamma – Comparaison des principales différences

Termes clés: alpha, bêta, gamma, neutrons, protons, désintégration radioactive, radioactivité, rayonnement

Que sont les particules alpha

Une particule alpha est une espèce chimique identique au noyau d'hélium et porte le symbole α. Les particules alpha sont composées de deux protons et de deux neutrons. Ces particules alpha peuvent être libérées du noyau d'un atome radioactif. Les particules alpha sont émises lors du processus de désintégration alpha.

L'émission de particules alpha se produit dans les atomes «riches en protons». Après l'émission d'une particule alpha du noyau d'un atome d'un élément particulier, ce noyau est modifié et il devient un élément chimique différent. En effet, deux protons sont retirés du noyau lors de l'émission alpha, ce qui entraîne un nombre atomique réduit. (Le numéro atomique est la clé pour identifier un élément chimique. Un changement de numéro atomique indique la conversion d'un élément en un autre).

Figure 1: désintégration alpha

Comme il n'y a pas d'électrons dans la particule alpha, la particule alpha est une particule chargée. Les deux protons donnent +2 charge électrique à la particule alpha. La masse de la particule alpha est d'environ 4 uma. Par conséquent, les particules alpha sont les plus grosses particules émises par un noyau.

Cependant, le pouvoir de pénétration des particules alpha est considérablement faible. Même un papier fin peut arrêter les particules alpha ou le rayonnement alpha. Mais le pouvoir ionisant des particules alpha est très élevé. Étant donné que les particules alpha sont chargées positivement, elles peuvent facilement prendre des électrons d'autres atomes. Cette élimination des électrons d'autres atomes provoque l'ionisation de ces atomes. Étant donné que ces particules alpha sont des particules chargées, elles sont facilement attirées par les champs électriques et les champs magnétiques.

Que sont les particules bêta

Une particule bêta est un électron à grande vitesse ou un positron. Le symbole de la particule bêta est β. Ces particules bêta sont libérées par des atomes instables « riches en neutrons ». Ces atomes obtiennent un état stable en éliminant les neutrons et en les convertissant en électrons ou en positons. L'élimination d'une particule bêta modifie l'élément chimique. Un neutron est converti en un proton et une particule bêta. Par conséquent, le numéro atomique est augmenté de 1. Il devient alors un élément chimique différent.

Une particule bêta n'est pas un électron des couches externes d'électrons. Ceux-ci sont générés dans le noyau. Un électron est chargé négativement et un positron est chargé positivement. Mais les positons sont identiques aux électrons. Par conséquent, la désintégration bêta se produit de deux manières en tant qu'émission β+ et émission -. L'émission β+ implique l'émission de positons. L'émission β implique l'émission d'électrons.

Figure 2: - Emission

Les particules bêta sont capables de pénétrer dans l'air et le papier, mais peuvent être arrêtées par une fine feuille de métal (comme l'aluminium). Il peut ioniser la matière qu'il rencontre. Puisqu'elles sont chargées négativement (ou positivement s'il s'agit d'un positron), elles peuvent repousser les électrons dans d'autres atomes. Il en résulte une ionisation de la matière.

Comme ce sont des particules chargées, les particules bêta sont attirées par les champs électriques et les champs magnétiques. La vitesse d'une particule bêta est d'environ 90 % de la vitesse de la lumière. Les particules bêta sont capables de pénétrer la peau humaine.

Que sont les particules gamma

Les particules gamma sont des photons qui transportent de l'énergie sous forme d'ondes électromagnétiques. Par conséquent, le rayonnement gamma n'est pas composé de particules réelles. Les photons sont des particules hypothétiques. Le rayonnement gamma est émis par des atomes instables. Ces atomes se stabilisent en supprimant l'énergie sous forme de photons afin d'obtenir un état d'énergie inférieur.

Le rayonnement gamma est un rayonnement électromagnétique à haute fréquence et à faible longueur d'onde. Les photons ou les particules gamma ne sont pas chargés électriquement et ne sont pas affectés par les champs magnétiques ou les champs électriques. Les particules gamma n'ont pas de masse. Par conséquent, la masse atomique de l'atome radioactif n'est ni réduite ni augmentée par l'émission de particules gamma. Par conséquent, l'élément chimique n'est pas modifié.

Le pouvoir de pénétration des particules gamma est très élevé. Même un très faible rayonnement peut pénétrer à travers l'air, les papiers et même les tôles minces.

Figure 3: Désintégration gamma

Les particules gamma sont éliminées avec les particules alpha ou bêta. La désintégration alpha ou bêta peut modifier l'élément chimique mais ne peut pas modifier l'état énergétique de l'élément. Par conséquent, si l'élément est toujours dans un état d'énergie plus élevé, alors l'émission de particules gamma se produit afin d'obtenir un niveau d'énergie plus faible.

Différence entre les particules alpha bêta et gamma

Définition

Particules alpha: Une particule alpha est une espèce chimique identique au noyau d'hélium.

Particules bêta: Une particule bêta est un électron à grande vitesse ou un positron.

Particules gamma: Une particule gamma est un photon qui transporte de l'énergie sous forme d'ondes électromagnétiques.

Masse

Particules alpha: La masse d'une particule alpha est d'environ 4 uma.

Particules bêta: La masse d'une particule bêta est d'environ 5,49 x 10^-4 amu.

Particules gamma: Les particules gamma n'ont pas de masse.

Charge électrique

Particules alpha: Les particules alpha sont des particules chargées positivement.

Particules bêta: Les particules bêta sont des particules chargées positivement ou négativement.

Particules gamma: Les particules gamma ne sont pas des particules chargées.

Effet sur le numéro atomique

Particules alpha: Le numéro atomique de l'élément est réduit de 2 unités lorsqu'une particule alpha est libérée.

Particules bêta: Le numéro atomique de l'élément est augmenté d'une unité lorsqu'une particule bêta est libérée.

Particules gamma: Le numéro atomique n'est pas affecté par l'émission de particules gamma.

Changement dans l'élément chimique

Particules alpha: L'émission de particules alpha provoque la modification de l'élément chimique.

Particules bêta: L'émission de particules bêta provoque la modification de l'élément chimique.

Particules gamma: L'émission de particules gamma ne modifie pas l'élément chimique.

Puissance de pénétration

Particules alpha: Les particules alpha ont le moins de pouvoir de pénétration.

Particules bêta: Les particules bêta ont un pouvoir de pénétration modéré.

Particules gamma: Les particules gamma ont le pouvoir de pénétration le plus élevé.

Puissance ionisante

Particules alpha: Les particules alpha peuvent ioniser de nombreux autres atomes.

Particules bêta: Les particules bêta peuvent ioniser d'autres atomes, mais ne sont pas bonnes en tant que particules alpha.

Particules gamma: Les particules gamma ont le moins la capacité d'ioniser d'autres matières.

La vitesse

Particules alpha: La vitesse des particules alpha est environ le dixième de la vitesse de la lumière.

Particules bêta: La vitesse de la particule bêta est d'environ 90% de la vitesse de la lumière.

Particules gamma: La vitesse des particules gamma est égale à la vitesse de la lumière.

Champs électriques et magnétiques

Particules alpha: Les particules alpha sont attirées par les champs électriques et magnétiques.

Particules bêta: Les particules bêta sont attirées par les champs électriques et magnétiques.

Particules gamma: Les particules gamma ne sont pas attirées par les champs électriques et magnétiques.

Conclusion

Les particules alpha, bêta et gamma sont émises par des noyaux instables. Un noyau émet ces différentes particules pour se stabiliser. Bien que les rayons alpha et bêta soient composés de particules, les rayons gamma ne sont pas composés de particules réelles. Cependant, afin de comprendre le comportement des rayons gamma et de les comparer aux particules alpha et bêta, une particule hypothétique appelée photon est introduite. Ces photons sont des paquets d'énergie qui transportent l'énergie d'un endroit à un autre sous forme de rayon gamma. Par conséquent, elles sont appelées particules gamma. La principale différence entre les particules alpha bêta et gamma est leur pouvoir de pénétration.

Les références:

1. "GCSE Bitesize: Types de rayonnement." BBC, disponible ici. Consulté le 4 septembre 2017. 2. « Rayonnement gamma ». Centre de ressources CND, disponible ici. Consulté le 4 septembre 2017. 3. « Types de rayonnement: bases des rayonnements gamma, alpha, neutronique, bêta et X-Ray ». Mirion, disponible ici. Consulté le 4 septembre 2017.

Image de courtoisie:

1. "Alpha Decay" Von Inductiveload - Eigenes Werk (Gemeinfrei) via Commons Wikimedia 2. "Bêta-moins Decay" Von Inductiveload - Eigenes Werk (Gemeinfrei) via Commons Wikimedia 3. "Gamma Decay" Par Inductiveload - self-made (Public domaine) via Commons Wikimedia