การกระตุ้นนิวตรอนและอนุภาคแอลฟา

ทางลัด: ความแตกต่างความคล้ายคลึงกันค่าสัมประสิทธิ์การเปรียบเทียบ Jaccardการอ้างอิง

ความแตกต่างระหว่าง การกระตุ้นนิวตรอนและอนุภาคแอลฟา

การกระตุ้นนิวตรอน vs. อนุภาคแอลฟา

การกระตุ้นนิวตรอน (Neutron activation) เป็นกระบวนการที่ นิวตรอน ไปเหนี่ยวนำให้เกิดกัมมันตภาพรังสีในวัสดุ และจะเกิดขึ้นเมื่อนิวเคลียสของอะตอมจับยึดนิวตรอนอิสระ กลายเป็นนิวเคลียสที่หนักกว่าและเข้าสู่สภาวะกระตุ้น นิวเคลียสที่ถูกกระตุ้นมักจะสลายตัวทันทีโดยการเปล่ง รังสีแกมมา หรือเปล่งอนุภาคเช่น อนุภาคบีตา อนุภาคแอลฟา ผลผลิตฟิชชัน และนิวตรอน (ในนิวเคลียร์ฟิชชัน) ดังนั้นกระบวนการของการจับยึดนิวตรอน แม้ว่าจะหลังจากการสลายตัวระดับกลางใด ๆ มักจะส่งผลให้เกิดผลผลิตจากการกระตุ้นที่ไม่เสถียร นิวเคลียสกัมมันตรังสีดังกล่าวสามารถแสดงครึ่งชีวิตในพิสัยตั้งแต่เศษส่วนขนาดเล็กของหนึ่งวินาทีจนถึงหลายปี การกระตุ้นนิวตรอนเป็นวิธีที่พบบ่อยเท่านั้นที่สามารถเหนี่ยวนำวัสดุที่มีความเสถียรให้กลายเป็นสารกัมมันตรังสีโดยเนื้อแท้ของมันเอง วัสดุที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติทั้งหมด รวมทั้งอากาศ น้ำและดินสามารถถูกเหนี่ยวนำ (กระตุ้น) โดย การจับยึดนิวตรอน ให้เปล่งกัมมันตภาพรังสีในปริมาณที่แตกต่างกัน โดยเป็นผลมาจากการผลิตไอโซโทปรังสีที่อุดมไปด้วยนิวตรอน บางอะตอมต้องใช้นิวตรอนมากกว่าหนึ่งตัวเพื่อให้มันกลายเป็นไม่เสถียร ซึ่งทำให้พวกมันยากขึ้นที่จะกระตุ้นเพราะความน่าจะเป็นของการจับยึดสองเท่าหรือสามเท่าโดยหนึ่งนิวเคลียสจะยากกว่าของการจับยึดเพียงครั้งเดียว ยกต้วอย่างเช่นน้ำ มันถูกสร้างขึ้นจากไฮโดรเจนและออกซิเจน ไฮโดรเจนต้องมีการจับยึดสองครั้งเพื่อให้บรรลุความไม่เสถียรเป็นไฮโดรเจน-3 (ทริเทียม) ในขณะที่ออกซิเจนธรรมชาติ (ออกซิเจน-16) ต้องจับยึดสามครั้งเพื่อให้กลายเป็นออกซิเจน-19 ที่ไม่เสถียร ดังนั้นน้ำค่อนข้างยากที่จะกระตุ้นเมื่อเทียบกับเกลือทะเล (โซเดียมคลอไรด์) ซึ่งอะตอมของทั้งโซเดียมและคลอรีนจะไม่เสถียรด้วยการจับยึดเพียงครั้งเดียวในแต่ละอะตอม ข้อเท็จจริงเหล่านี้ได้ตระหนักถึงตั้งแต่แรกที่ชุดทดสอบอะตอมใน Operation Crossroads ในปี 1946. อนุภาคแอลฟา (เขียนแทนด้วยอักษรกรีก แอลฟา α) คืออนุภาคที่ประกอบด้วยโปรตอน 2 ตัวและนิวตรอน 2 ตัว เหมือนกับนิวเคลียสของอะตอมของธาตุฮีเลียม (He) จึงสามารถเขียนสัญลักษณ์ได้อีกอย่างหนึ่งเป็น He^\,\! หรือ ^4_2He^ อนุภาคแอลฟาหนึ่งอนุภาคมีมวล 6.644656×10−27 กิโลกรัม หรือเทียบเท่ากับพลังงาน 3.72738 จิกะอิเล็กตรอนโวลต์ (GeV) มีประจุเป็น +2e โดยที่ e คือความจุไฟฟ้าของอิเล็กตรอนซึ่งมีค่าเท่ากับ 1.602176462×10−19 คูลอมบ์ อนุภาคแอลฟามักเกิดจากการสลายของอะตอมของธาตุกัมมันตรังสี เช่นยูเรเนียม (U) หรือเรเดียม (Ra) ด้วยกระบวนการที่รู้จักกันในชื่อการสลายให้อนุภาคแอลฟา (alpha decay) เมื่ออนุภาคแอลฟาถูกปลดปล่อยออกจากนิวเคลียส มวลอะตอมของธาตุกัมมันตรังสีจะลดลงประมาณ 4.0015 u เนื่องจากการสูญเสียทั้งโปรตอนและนิวตรอน และเลขอะตอมจะลดลง 2 ทำให้อะตอมกลายเป็นธาตุใหม่ ดังตัวอย่างการสลายให้อนุภาคแอลฟาของยูเรเนียม จะได้ธาตุใหม่เป็นทอเรียม (Th) ^_U \rightarrow ^_Th + ^4_2He^.

นิวตรอน

นิวตรอน (neutron) เป็น อนุภาคย่อยของอะตอม ตัวหนึ่ง มีสัญญลักษณ์ n หรือ n0 ที่ไม่มี ประจุไฟฟ้า และมีมวลใหญ่กว่ามวลของ โปรตอน เล็กน้อย โปรตอนและนิวตรอนแต่ละตัวมีมวลประมาณหนึ่งหน่วย มวลอะตอม โปรตอนและนิวตรอนประกอบกันขึ้นเป็น นิวเคลียส ของหนึ่งอะตอม และทั้งสองตัวนี้รวมกันเรียกว่า นิวคลีออน คุณสมบัติของพวกมันถูกอธิบายอยู่ใน ฟิสิกส์นิวเคลียร์ นิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนจำนวน Z ตัว โดยที่ Z จะเรียกว่า เลขอะตอม และนิวตรอนจำนวน N ตัว โดยที่ N คือ เลขนิวตรอน เลขอะตอมใช้กำหนดคุณสมบัติทางเคมีของอะตอม และเลขนิวตรอนใช้กำหนด ไอโซโทป หรือ นิวไคลด์ คำว่าไอโซโทปและนิวไคลด์มักจะถูกใช้เป็นคำพ้อง แต่พวกมันหมายถึงคุณสมบัติทางเคมีและทางนิวเคลียร์ตามลำดับ เลขมวล ของอะตอมใช้สัญลักษณ์ A จะเท่ากับ Z+N ยกตัวอย่างเช่น คาร์บอนมีเลขอะตอมเท่ากับ 6 และคาร์บอน-12 ที่เป็นไอโซโทปที่พบอย่างมากมายของมันมี 6 นิวตรอนขณะคาร์บอน-13 ที่เป็นไอโซโทปที่หายากของมันมี 7 นิวตรอน องค์ประกอบบางอย่างจะเกิดขึ้นเองในธรรมชาติโดยมีไอโซโทปที่เสถียรเพียงหนึ่งตัว เช่นฟลูออรีน (ดู นิวไคลด์ที่เสถียร) องค์ประกอบอื่น ๆ จะเกิดขึ้นโดยมีไอโซโทปที่เสถียรเป็นจำนวนมาก เช่นดีบุกที่มีสิบไอโซโทปที่เสถียร แม้ว่านิวตรอนจะไม่ได้เป็นองค์ประกอบทางเคมี มันจะรวมอยู่ใน ตารางของนิวไคลด์ ภายในนิวเคลียส โปรตอนและนิวตรอนจะยึดเหนี่ยวอยู่ด้วยกันด้วย แรงนิวเคลียร์ และนิวตรอนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับความมั่นคงของนิวเคลียส นิวตรอนถูกผลิตขึ้นแบบทำสำเนาในปฏิกิริยา นิวเคลียร์ฟิวชั่น และ นิวเคลียร์ฟิชชัน พวกมันเป็นผู้สนับสนุนหลักใน การสังเคราะห์นิวเคลียส ขององค์ประกอบทางเคมีภายในดวงดาวผ่านกระบวนการฟิวชัน, ฟิชชั่นและ การจับยึดนิวตรอน นิวตรอนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการผลิตพลังงานนิวเคลียร์ ในทศวรรษหลังจากที่นิวตรอนที่ถูกค้นพบในปี 1932 นิวตรอนถูกนำมาใช้เพื่อให้เกิดการกลายพันธ์ของนิวเคลียส (nuclear transmutation) ในหลายประเภท ด้วยการค้นพบของ นิวเคลียร์ฟิชชัน ในปี 1938 ทุกคนก็ตระหนักได้อย่างรวดเร็วว่า ถ้าการฟิชชันสามารถผลิตนิวตรอนขึ้นมาได้ นิวตรอนแต่ละตัวเหล่านี้อาจก่อให้เกิดฟิชชันต่อไปได้อีกในกระบวนการต่อเนื่องที่เรียกว่า ปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ เหตุการณ์และการค้นพบเหล่านี้นำไปสู่​​เครื่องปฏิกรณ์ที่ยั่งยืนด้วยตนเองเป็นครั้งแรก (Chicago Pile-1, 1942) และอาวุธนิวเคลียร์ครั้งแรก (ทรินิตี้ 1945) นิวตรอนอิสระหรือนิวตรอนอิสระใด ๆ ของนิวเคลียสเป็นรูปแบบหนึ่งของ การแผ่รังสีจากการแตกตัวเป็นไอออน ดังนั้นมันจึงเป็นอันตรายต่อชีวภาพโดยขึ้นอยู่กับปริมาณที่รับ สนาม "พื้นหลังนิวตรอน" ขนาดเล็กในธรรมชาติของนิวตรอนอิสระจะมีอยู่บนโลก ซึ่งเกิดจากมิวออนรังสีคอสมิก และจากกัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติขององค์ประกอบที่ทำฟิชชันได้ตามธรรมชาติในเปลือกโลก แหล่งที่ผลิตนิวตรอนโดยเฉพาะเช่นเครื่องกำเนิดนิวตรอน, เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เพื่อการวิจัยและแหล่งผลิตนิวตรอนแบบสปอลเลชัน (Spallation Source) ที่ผลิตนิวตรอนอิสระสำหรับการใช้งานในการฉายรังสีและในการทดลองการกระเจิงนิวตรอน คำว่า "นิวตรอน" มาจากภาษากรีก neutral ที่แปลว่า เป็นกลาง เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด เป็นผู้ตั้งทฤษฎีการมีอยู่ของนิวตรอนเมื่อปี ค.ศ. 1920 โดยเขาพบว่าอะตอมของธาตุทุกชนิด เลขมวลจะมีค่าใกล้เคียงกับ 2 เท่าของเลขอะตอมเสมอ จึงสันนิษฐานได้ว่ามีอนุภาคอีกชนิดหนึ่งที่ยังไม่ถูกค้น.

การกระตุ้นนิวตรอนและนิวตรอน · นิวตรอนและอนุภาคแอลฟา · ดูเพิ่มเติม »