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Questions and Answers
¿Qué debe hacerse primero antes de observar las partículas alfa en el detector?
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¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta en relación con las partículas alfa?
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¿Qué información debe incluir el informe tras la medición de las alfas?
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¿Qué materiales se requiere evaluar respecto a la penetración de las partículas alfa?
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¿Qué grafica se requiere elaborar durante el experimento?
¿Qué grafica se requiere elaborar durante el experimento?
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¿Cuál es la relación entre la distancia entre la fuente y el detector y el tiempo necesario para observar el pico de la derecha?
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Al interponer materiales entre la fuente y el detector, ¿qué efecto se espera observar sobre las partículas alfa?
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¿Qué fenómeno describe la pérdida de energía por unidad de recorrido en relación a la velocidad de las partículas alfa?
¿Qué fenómeno describe la pérdida de energía por unidad de recorrido en relación a la velocidad de las partículas alfa?
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¿Qué herramienta se menciona para la captura de la pantalla que muestra los espectros?
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¿Cuál es la premisa para guardar espectros durante las mediciones de distancia?
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¿Qué se debe hacer al finalizar las mediciones con el detector?
¿Qué se debe hacer al finalizar las mediciones con el detector?
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¿Qué relación se puede establecer entre la velocidad de las partículas alfa y el desplazamiento observable en espectros?
¿Qué relación se puede establecer entre la velocidad de las partículas alfa y el desplazamiento observable en espectros?
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¿Qué material es mencionado específicamente que puede frenar significativamente a las partículas alfa?
¿Qué material es mencionado específicamente que puede frenar significativamente a las partículas alfa?
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¿Cuál es la razón principal por la que las partículas alfa poseen un alcance menor al esperado en el aire?
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¿Qué ocurre con la emisión de fotones gamma en la fuente de 241Americio?
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¿Qué fenómeno ocurre cuando las partículas alfa se acercan a una tensión umbral en un experimento?
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¿Cuál es la característica principal del 241Americio?
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¿Qué describe el fenómeno de dispersión elástica con los núcleos atómicos?
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¿Qué efecto tiene la posición de una fuente de partículas alfa en relación a los electrodos?
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En el contexto del decaimiento del 241Americio, ¿qué significa el término 'casi monoenergético'?
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¿Cuál es la relación del número atómico Z en el contexto de la dispersión de Rutherford?
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¿Cuál es el objetivo principal de las dispersiones inelásticas de partículas alfa al atravesar la materia?
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¿Qué fenómeno es evidenciado por las trazas en la cámara de la niebla?
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Durante la preparación de la cámara de niebla, ¿qué proporción de agua y alcohol se utiliza?
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Al realizar el experimento, ¿cuál es la función de la tensión eléctrica suministrada a la cámara?
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¿Qué se debe esperar antes de observar las trazas en la cámara de la niebla?
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En el procedimiento para realizar las trazas, ¿qué se debe pinchar en la gomita dentro de la cámara?
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¿Cuál es la importancia del uso de iluminación divergente en el experimento?
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¿Qué análisis se puede realizar con el detector de diodo de silicio y el contador multicanal en este experimento?
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¿Qué representa el eje de abscisas en el espectro?
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¿Cuál es el propósito de establecer el LLD en el canal 1250?
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¿Qué se observa en el espectro cuando la fuente se aleja del detector?
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¿Qué tipo de detector se utiliza en esta práctica?
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¿Cuál es la relación entre la amplitud de los impulsos eléctricos y la energía de las partículas alfa?
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¿Qué sucede con el espectro al estabilizar la electrónica?
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¿Por qué no es necesario cubrir el detector con tela negra?
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¿Qué pasa si se selecciona una polaridad incorrecta de los impulsos?
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¿Cuáles son las consecuencias de no ajustar correctamente el LLD en el canal 1250?
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¿Qué indica la posición del pico más a la derecha en el espectro obtenido?
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¿Cómo afecta la distancia entre la fuente y el detector al espectro observado?
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¿Por qué es importante estabilizar la electrónica antes de tomar medidas?
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¿Qué relación hay entre los canales y la energía de las partículas alfa en el espectro?
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¿Qué sucede si se usa una polaridad incorrecta en los impulsos?
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¿Cuál es la función del fotodiodo en el experimento?
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¿Qué efectos se observan en el espectro cuando la fuente está muy cerca del detector?
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¿Cómo se relaciona la amplitud del impulso eléctrico con la energía de la partícula alfa en el detector?
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¿Qué efecto tiene la distancia entre la fuente y el detector sobre la energía de las partículas alfa que llegan al detector?
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¿Cuál es la función de la unión p-n en el detector de diodo de silicio?
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¿Qué ocurre con las partículas alfa cuando la zona de unión del detector es suficientemente ancha?
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¿Cómo se discriminan y convierten los impulsos eléctricos en el multicanal mencionado?
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¿Qué puede implicar un desplazamiento del espectro hacia la izquierda durante las mediciones?
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¿Por qué la interposición de materiales entre la fuente y el detector afecta la observación de las partículas alfa?
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¿Para qué se utiliza el botón de variación de amplificación en el detector?
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¿Cuál es la función principal de la bomba de vacío en el experimento?
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¿Qué precaución se debe tomar al apagar la bomba de vacío?
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¿Qué ocurre si la lámina de oro no está paralela a la entrada de aire?
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¿Cuáles son las condiciones necesarias para la observación de las partículas alfa?
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¿Qué papel desempeñan las muescas en la lámina de oro durante el experimento?
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¿Por qué es crucial seguir un orden específico al ventilar la cámara?
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¿Qué efecto se busca observar al acercar la fuente de 241Am al detector?
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¿Qué sucede con el aceite de la bomba si esta se apaga sin estar ventilada?
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¿Por qué es importante mantener la visualización del pico de la derecha en el experimento de adquisición de espectros?
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Al interponer materiales entre la fuente y el detector, ¿qué se puede inferir sobre el comportamiento de las partículas alfa?
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Describe la relación entre la velocidad de las partículas alfa y la distancia recorrida según la fórmula de Bethe-Bloch.
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¿Qué efecto se observa en los espectros al aumentar la distancia entre la fuente y el detector?
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¿Cuál es la implicación de capturar pantallas de los espectros en diferentes distancias?
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En el contexto del experimento, ¿por qué se prohíbe guardar más de un espectro al mismo tiempo?
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¿Cómo influyen los iones producidos en la trayectoria de las partículas alfa en la formación de trazas?
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Al finalizar las mediciones con el detector, ¿qué procedimiento se debe seguir con la fuente de Ra?
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¿Cómo se determina el tiempo mínimo de medida al evaluar la penetración de las partículas alfa?
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¿Cuál es la energía media necesaria para producir un par electrón-ión y cuántos iones puede producir una partícula alfa de 6 MeV?
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¿Qué factores determinan la longitud de las trazas observadas en la cámara de niebla?
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¿Por qué es relevante el 214Po en la observación de trazas de partículas alfa?
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¿Qué ocurre con los iones previamente generados en la cámara de niebla antes de activar la tensión eléctrica?
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¿Cómo se relaciona la energía de las partículas alfa con su desplazamiento observable en la cámara de niebla?
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¿Qué papel juega la expansión del vapor en la observación de las trazas de partículas alfa?
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¿Qué significa la relación entre la tensión eléctrica suministrada y el contraste en las trazas observadas?
¿Qué significa la relación entre la tensión eléctrica suministrada y el contraste en las trazas observadas?
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Study Notes
Práctica 2: Dispersiones inelásticas y elásticas de partículas alfa a su paso por la materia
- Las dispersiones elásticas conservan la energía cinética total del sistema "proyectil (partícula alfa) - blanco (átomo)".
- Las dispersiones inelásticas implican la pérdida de energía cinética, utilizada para ionizar o excitar los electrones atómicos.
Experimentos
-
Trazas en la cámara de la niebla: Se observan las trayectorias de las partículas alfa, como las estelas de un avión.
- La cámara de la niebla utiliza una mezcla de agua y alcohol para generar niebla.
- La fuente de radio 226 emite partículas alfa que ionizan el vapor de agua, formando trazas visibles.
-
Frenado en aire y otros materiales: Se utiliza un detector de diodo de silicio y un contador multicanal para medir la energía de las partículas alfa al atravesar diferentes materiales.
- La pérdida de energía por unidad de recorrido es inversamente proporcional a la velocidad de la partícula alfa.
- Se mide el desplazamiento del pico de energía en el espectro al variar la distancia entre la fuente y el detector.
- Materiales como el papel, el plástico y el aluminio frenan las partículas alfa en diferentes grados.
-
Producción de chispas eléctricas: Se utiliza un par de electrodos conectados a una fuente de alta tensión y una fuente de americio 241.
- Las partículas alfa ionizan el aire, aumentando la conductividad eléctrica y produciendo chispas más fuertes.
-
Dispersión de Rutherford: Se observa la dispersión de partículas alfa al pasar cerca del núcleo atómico de oro.
- La repulsión coulombiana entre el núcleo y las partículas alfa causa desviaciones angulares.
- Se usa una lámina de oro y dos rendijas colimadores para observar las partículas retrodispersadas.
Detalles de la práctica
- La fuente de radio 226 emite partículas alfa de diferentes energías, incluyendo el polonio 214 con la energía más alta.
- La luz natural puede producir señales en el detector, por lo que se recomienda apagar los fluorescentes.
- Se puede ajustar el nivel de detección (LLD) para eliminar las señales de baja energía.
- Antes de comenzar, se debe dejar estabilizarse la electrónica, obteniendo espectros hasta que el pico de energía no cambie de posición.
- Se utilizan diferentes colores para distinguir los espectros obtenidos con diferentes distancias entre la fuente y el detector.
- Se deben guardar los espectros para analizar el desplazamiento del pico de energía.
- Se utiliza la fuente de americio 241 para producir chispas eléctricas al ionizar el aire.
- Se estudia la sección eficaz de dispersión para el oro, es decir, la probabilidad de que una partícula alfa se disperse en un ángulo determinado.
Informe
- Se debe incluir información sobre la longitud de las trazas observadas en la cámara de la niebla, las energías de los núcleos emisores, los espectros obtenidos con diferentes distancias, los materiales que frenan las alfas y las correcciones angulares.
- Se debe indicar el ángulo elegido, el número de cuentas para el aluminio y el oro, el tiempo de medición, el valor de Z para el aluminio y la gráfica de la sección eficaz para el oro.
Espectro de Trazas Alfa
- Las partículas alfa dejan trazas visibles en la niebla debido a que ionizan el aire, lo que produce núcleos de condensación que atraen moléculas de agua.
- Una partícula alfa de 6 MeV puede generar 200,000 iones.
- La velocidad de una partícula alfa de 5 MeV es de 1.5 x 10^7 m/s.
- Las trazas de diferentes longitudes se ven debido a la diferencia en energía cinética con la que se emiten las partículas alfa.
- El radio 226Ra es un isótopo natural descendiente del 238U que emite partículas alfa, al igual que 222Rn y otros isótopos de Po.
- Las trazas más largas corresponden a la energía más alta, siendo el 214Po el que genera la traza más prominente debido a su mayor energía cinética.
- El vapor que se condensa en las trazas alfa también se condensa en iones que se difunden por la cámara.
- Se aplica una tensión eléctrica para eliminar los iones residuales, lo que aumenta el contraste de las trazas en el vapor.
Espectro de Energía Alfa
- Se utiliza un espectrómetro alfa, que consiste en un detector de diodo de silicio, para medir la energía de las partículas alfa.
- La zona de unión del diodo de silicio actúa como un campo eléctrico que acelera los portadores libres (electrones y huecos) producidos por las partículas alfa.
- La amplitud del impulso eléctrico generado en el detector es proporcional a la energía depositada por la partícula alfa.
- Si la zona de unión es suficientemente ancha, la partícula alfa se detiene completamente en el detector, lo que permite una medición precisa de su energía.
- La energía cinética media de una partícula alfa al impactar en el detector se puede determinar y esta se puede comparar con la energía inicial de esa partícula.
- Al aumentar la distancia entre la fuente de radioactividad y el detector, la energía de las partículas alfa se reduce debido a las colisiones con el aire.
- El espectro de energía de las partículas alfa se desplaza hacia la izquierda al aumentar la distancia entre la fuente y el detector.
Instrumentación
- El detector de diodo de silicio se puede usar para detectar partículas alfa, pero es sensible a la luz.
- El umbral inferior de detección (LLD) se ajusta al canal 1250 para eliminar los impulsos de luz natural, permitiendo una mejor detección.
Observaciones del Espectro Alfa
- El espectro de la fuente de radioactividad muestra dos componentes principales: un pico de alta energía correspondiente a las partículas alfa emitidas por el Polonio 214 (Po214) y un pico de baja energía correspondiente a las partículas alfa de los demás elementos.
- La distancia entre la fuente y el detector afecta al espectro de energía debido a la interacción de las partículas alfa con el aire.
- Las partículas alfa con mayor energía viajan más lejos.
Experimento de Frenado
- Se pueden usar materiales como el papel, plástico, Mylar, plástico CR39 y láminas de aluminio para determinar la capacidad de frenar las partículas alfa.
Producción de Chispas Eléctricas
- Se utiliza una bomba de vacío para crear un vacío parcial en una cámara donde se generan chispas eléctricas.
- La bomba de vacío permite alcanzar presiones hasta de 10^-3 milibares.
- Es importante ventilar la cámara después de usar la bomba de vacío para evitar que el aceite se derrame.
Efecto del Vacío en las Partículas Alfa
- Se observó que las partículas alfa podían viajar a distancias más largas en condiciones de vacío que en aire.
- Los materiales como las láminas de oro pueden utilizarse para absorber las partículas alfa, y su espesor influye en la cantidad de radiación que atraviesa.
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Description
Esta práctica se centra en las dispersiones elásticas e inelásticas de las partículas alfa al interactuar con la materia. Se exploran los mecanismos detrás de la conservación y pérdida de energía cinética durante estas interacciones, así como los métodos de detección como la cámara de niebla y los detectores de diodo. Los experimentos demuestran cómo las partículas alfa ionizan y excitan los electrones atómicos en diversos materiales.