Une particule alpha est une particule chargée positivement émise par diverses matières radioactives lors de la décomposition. Il se compose de deux neutrons et de deux protons, et est donc identique aux noyaux d'hélium.
D'un point de vue plus technique, les particules alpha ou rayons alpha sont une forme de rayonnement de particules ionisantes à haute énergie.
Les particules alpha sont généralement émises par les noyaux radioactifs d'éléments lourds du tableau périodique dans un processus appelé désintégration alpha. Ces éléments lourds peuvent être par exemple les isotopes de l'uranium (U), du plutonium (Pu), du thorium (Th) ou du radium (Ra).
Parfois, cette décomposition laisse les noyaux atomiques dans un état excité. Par conséquent, l'excès d'énergie nucléaire peut être éliminé par l'émission de rayonnement gamma (rayons gamma).
Qu'est-ce que le la particule alpha ?
Le rayonnement alpha se produit lorsqu'un atome subit une désintégration radioactive, émettant une particule alpha. Dans le rayonnement alpha, l'atome d'origine est transformé en un autre élément du tableau périodique, réduisant son poids atomique de 4 daltons et son numéro atomique de 2 unités.
En raison de leur charge et de leur masse, les rayons alpha interagissent fortement avec la matière et ne parcourent que quelques centimètres dans l'air.
De plus, les noyaux d'hélium à très haute énergie, parfois appelés particules alpha, représentent 10 à 12 % des rayons cosmiques. Toutefois, les mécanismes de production des rayons cosmiques font encore débat.
Quelle est la masse d’une particule alpha ?
La masse d’une particule alpha est d'environ 6,6446573357×10^(−27) kg. Cette valeur correspond à la masse d’un atome d’hélium, c'est-à-dire, la masse de deux protons et deux neutrons.
Quelle est la charge d'une particule alpha ?
La charge d’une particule alpha est de +2 e. Par conséquent, sa charge est le double de la charge électronique : 3,2×10^−19 C.
En plus, la charge spécifique d'une particule alpha est le rapport entre la charge d'une particule alpha et sa masse. En conséquence, la charge spécifique de la particule alpha 4,8×10 ^7 Ckg^−1.
Quelle est la composition des particules alpha (α) ?
Les rayons alpha sont constitués de deux protons et de deux neutrons maintenus ensemble par une force puissante.
D'un point de vue chimique, les particules alpha peuvent également être identifiées par le symbole 4 He ++.
Avec l'isotope 3 He, les particules alpha appartiennent à la famille elion. La désintégration bêta est médiée par une force faible, tandis que la désintégration alpha est médiée par une force forte.
Comment le rayonnement alpha affecte-t-il la santé ?
Les rayons alpha, en raison de leur charge électrique, interagissent fortement avec la matière et sont donc facilement absorbés par les matériaux. Les particules alpha ne peuvent parcourir que quelques centimètres dans l'air.
Les rayons alpha peuvent être absorbés par les couches les plus externes de la peau humaine et ne peuvent donc pas pénétrer cette couche. Cependant, ils sont capables, si une substance émettrice d'alpha est ingérée dans les aliments ou l'air, de provoquer de graves dommages cellulaires .
Si des particules alpha sont ingérées ou inhalées, les dommages seraient plus importants que ceux causés par tout autre rayonnement ionisant. Si la dose de rayons alpha était suffisamment élevée, tous les symptômes typiques d'un empoisonnement par rayonnement apparaîtraient.
Différences avec les rayonnements bêta et gamma
Les particules de rayonnement bêta sont plus pénétrantes que les rayons alpha mais sont moins nocives. Ils parcourent de plus grandes distances dans l'air et avec une énergie cinétique plus élevée mais peuvent être facilement arrêtés par une feuille de papier.
Certaines particules bêta sont capables de pénétrer dans la peau et de causer des dommages. Cependant, comme pour les particules alpha, les particules bêta sont plus dangereuses si elles sont inhalées ou ingérées.
D'autre part, les rayons gamma sont des photons sans masse mais avec beaucoup d'énergie. Ce type de rayonnement peut traverser facilement le corps et poser un risque important pour la santé.
L'importance des particules alpha dans le modèle atomique de Rutherford
L'expérimentation de Rutherford avec les particules alpha a eu un impact majeur sur le développement de modèles atomiques à l'avenir.
En 1909, Ernest Rutherford et ses assistants exploitèrent les propriétés des particules alpha pour confirmer leurs études sur la structure de l'atome.
Cette expérience a changé la vision de l'atome qu'on avait à l'époque (le modèle atomique de Thomson) dans le nouveau modèle appelé, précisément, le modèle atomique de Rutherford. Ce modèle a servi de base au modèle atomique de Bohr en 1913.