主な違い – アルファ粒子 vs ベータ粒子 vs ガンマ粒子
放射能は、化学元素が時間とともに崩壊する過程です。
この崩壊は、さまざまな粒子の放出によって起こります。
粒子の放出は、放射線の放出とも呼ばれます。
放射線は原子の原子核から放出され、原子核の陽子または中性子を異なる粒子に変換します。
放射能の過程は、不安定な原子で起こります。
これらの不安定な原子は、自分自身を安定させるために放射能を受けるのです。
放射線として放出される粒子には、主に3つのタイプがあります。
アルファ（α）粒子、ベータ（β）粒子、ガンマ（γ）粒子です。
α粒子とβ粒子、γ粒子の主な違いは、α粒子が最も透過力が低く、β粒子は中程度の透過力、γ粒子は最も高い透過力を持っていることです。
アルファ粒子とは
アルファ粒子とは、ヘリウム原子核と同一の化学種であり、αという記号が与えられている。
アルファ粒子は2個の陽子と2個の中性子で構成されています。
このアルファ粒子は、放射性原子の原子核から放出されることがあります。
アルファ粒子は、アルファ崩壊の過程で放出される。
アルファ粒子の放出は、「陽子が豊富な」原子で起こります。
ある元素の原子の原子核から1個のアルファ粒子が放出された後、その原子核は変化し、別の化学元素となる。
これは、アルファ粒子が放出される際に原子核から陽子が2つ取り除かれ、原子番号が小さくなるためです。
(原子番号は、化学元素を識別するためのキーポイントです。
原子番号の変化は、ある元素が別の元素に変換されたことを意味する）。
アルファ粒子には電子がないため、アルファ粒子は荷電粒子です。
2個の陽子はアルファ粒子に+2個の電荷を与える。
アルファ粒子の質量は約4amuです。
したがって、アルファ粒子は原子核から放出される粒子の中で最も大きな粒子です。
しかし、アルファ粒子の透過力はかなり劣る。
薄い紙でもアルファ粒子やアルファ線を止めることができます。
しかし、アルファ粒子の電離力は非常に高い。
アルファ粒子は正電荷を帯びているので、他の原子から容易に電子を奪うことができる。
このように他の原子から電子を奪うと、その原子は電離されます。
このアルファ粒子は荷電粒子であるため、電場や磁場に引き付けられやすい。
＃ベータ粒子とは
ベータ粒子とは、高速の電子または陽電子のことです。
ベータ粒子の記号はβです。
このベータ粒子は、「中性子を多く含む」不安定な原子から放出されます。
これらの原子は、中性子を取り除いて電子または陽電子に変換することで安定した状態になります。
ベータ粒子が除去されると、化学元素が変化します。
中性子は陽子とベータ粒子に変換されます。
したがって、原子番号が1つ増え、別の化学元素になります。
ベータ粒子は、外側の電子殻から出た電子ではありません。
原子核の中で発生するものです。
電子は負の電荷、陽電子は正の電荷を帯びています。
しかし、陽電子は電子と同じです。
したがって、β崩壊は、β+放出とβ-放出の2つの方法で起こる。
β+放出では、陽電子が放出される。
β-放出は、電子が放出される。
β線は空気や紙を透過するが、薄い金属（アルミニウムなど）の板で止めることができる。
出会った物質を電離させることができる。
マイナス（陽電子ならプラス）に帯電した粒子なので、他の原子の電子をはじくことができる。
その結果、物質をイオン化することができます。
荷電粒子であるため、ベータ粒子は電界や磁界に引き寄せられる。
ベータ粒子の速度は光速の約90%です。
ベータ粒子は人間の皮膚を透過することができます。
ガンマ粒子とは
ガンマ粒子は、電磁波の形でエネルギーを運ぶ光子です。
したがって、ガンマ線は実際の粒子で構成されているわけではありません。
光子は仮想的な粒子です。
ガンマ線は不安定な原子から放出されます。
これらの原子は、より低いエネルギー状態を得るために、光子としてエネルギーを除去することによって安定化します。
ガンマ線は高周波、低波長の電磁波です。
光子やガンマ粒子は電気を帯びておらず、磁場や電界の影響を受けません。
ガンマ粒子は質量を持ちません。
したがって、ガンマ粒子の放出によって放射性原子の原子質量が減少したり増加したりすることはない。
従って、化学元素が変化することはありません。
ガンマ粒子の透過力は非常に高い。
非常に小さな放射線でも、空気や紙、薄い金属板さえも透過してしまいます。
図3: ガンマ崩壊
ガンマ線は、アルファ線やベータ線とともに除去されます。
アルファ崩壊やベータ崩壊は、化学元素を変えることはできても、元素のエネルギー状態を変えることはできない。
したがって、元素がまだ高いエネルギー状態にある場合、より低いエネルギーレベルを得るためにガンマ粒子の放出が起こる。
アルファ・ベータ粒子とガンマ粒子の違い
定義
アルファ粒子。
アルファ粒子は、ヘリウム原子核と同一の化学種です。
ベータ粒子。
高速の電子または陽電子。
ガンマ粒子。
ガンマ粒子は、電磁波の形でエネルギーを運ぶ光子です。
質量
アルファ粒子 アルファ粒子の質量は約4amuです。
ベータ粒子: ベータ粒子の質量は約5.49×10-4amu。
ガンマ粒子。
ガンマ粒子には質量がない。
電荷
アルファ粒子 アルファ粒子は正電荷を帯びた粒子です。
ベータ粒子。
正または負の電荷を持つ粒子。
ガンマ粒子。
ガンマ線は電荷をもたない粒子です。
原子番号への影響
アルファ粒子 アルファ粒子が放出されると、元素の原子番号が2単位減少する。
ベータ粒子。
ベータ線を放出すると、元素の原子番号が1つ増えます。
ガンマ粒子。
ガンマ線の放出による原子番号の変化はない。
化学元素の変化
アルファ粒子 アルファ粒子が放出されると、化学元素が変化する。
ベータ粒子 ベータ粒子の放出により元素が変化する。
ガンマ粒子。
ガンマ線の放出は、化学元素の変化を引き起こさない。
貫通力
アルファ粒子 アルファ線は最も透過力が弱い。
ベータ粒子。
ベータ線は中程度の透過力を持つ。
ガンマ粒子。
ガンマ線は最も透過力が高い。
イオナイジングパワー
アルファ粒子。
アルファ線は他の多くの原子をイオン化することができる。
ベータ線。
アルファ粒子ほどではないが、他の原子を電離することができる。
ガンマ粒子。
ガンマ線は電離する能力が最も低い。
速度
アルファ粒子。
アルファ粒子の速度は、光速の10分の1程度。
ベータ粒子。
ベータ粒子の速度は、光速の約90％。
ガンマ粒子 ガンマ粒子の速度は光速に等しい。
電界と磁界
アルファ粒子 アルファ粒子は電界や磁界に引き寄せられる。
ベータ粒子。
ベータ線は電界と磁界に引き寄せられる。
ガンマ粒子。
ガンマ線は電界や磁界に引き寄せられない。
結論
アルファ粒子、ベータ粒子、ガンマ粒子は、不安定な原子核から放出される。
原子核は安定になるためにこれらの粒子を放出します。
アルファ線とベータ線は粒子で構成されていますが、ガンマ線は実際の粒子で構成されているわけではありません。
しかし、ガンマ線の振る舞いを理解し、アルファ線やベータ線と比較するために、光子という仮想の粒子を導入しています。
この光子は、ガンマ線としてある場所から別の場所にエネルギーを運ぶエネルギーパケットです。
従って、ガンマ粒子と呼ばれます。
アルファ・ベータ粒子とガンマ粒子の大きな違いは、その透過力です。
