Polaridade do Polônio # 1

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O objetivo desta postagem é mostrar o primeiro ensaio para determinar a polaridade da carga elétrica do átomo de polônio-218 no momento de seu nascimento a partir da desintegração do radônio-222.



Escrito e desenvolvido por Léo Corradini

Quem acompanha este blog certamente já leu que o radônio-222, pela emissão de uma partícula Alfa, transforma-se em polônio-218 que fica momentaneamente carregado eletricamente.

A questão é: 

Qual a carga elétrica momentânea assumida pelo átomo de polônio? 

Se ele perdeu dois prótons e dois nêutrons, podemos pensar que ele assume uma carga elétrica negativa por conta dos dois elétrons excedentes na eletrosfera.

Para investigar essa questão desenvolvi um experimento.

A estratégia adotada é medir a radioatividade nas proximidades de uma peça de metal carregada eletricamente, hora com cargas positivas e hora com cargas negativas.

Minha expectativa é que os átomos de polônio (1) recentemente formados no ar sejam atraídos preferencialmente para a peça de metal que está com carga elétrica oposta e aumente a contagem de radiação de uma válvula Geiger-Müller colocada nas proximidades, ou repelidos, resultando uma redução das contagens.

A montagem consiste de um capacitor de 20 nF com baixa fuga (2) carregado com cerca de 10 mil volts. 
Ligado a um dos polos desse capacitor temos uma peça de metal curvada muito próxima da válvula SBM-20.

Como funciona:

Os átomos de polônio carregados eletricamente, produzidos pelo decaimento do radônio presente na atmosfera, serão atraídos pela peça de metal que está também carregada eletricamente tornando o ar nas proximidades mais radioativo.

Lembrando que o polônio e seus filhos também são radioativos.

Assim, comparei a radioatividade do ar próximo a peça de metal com polaridade hora positiva e hora negativa, também medimos a radiação com o capacitor descarregado para determinar a radiação de fundo.   




A válvula Geiger SBM-20 não é capaz de detectar a radiação Alfa emitida pelo polônio e filhos, somente a radiação Gama será registrada pelo contador usado neste ensaio.

Montagem do experimento:

Para fazer a peça de metal que será eletrizada, usei uma tela de aço recortada de uma fonte de PC, estanhadas pelas técnicas descritas aqui:

https://potassio-40.blogspot.com/2017/11/o-objetivo-deste-ensaio-e-determinar_8.html


Que foi soldada através de um resistor de 10 M, para proteger de eventuais choques, a um plug banana.



A tela metálica montada e isolada, envolvendo parte da válvula SBM-20 com os terminais.



Capacitor de 20 nF é composto por duas folhas de alumínio (15 x 58 cm) isoladas com três folhas de acetato de 0,15 mm de espessura (17 x 60 cm), montado dentro de um copo de plástico com os terminais.

Tipicamente, o vermelho corresponde ao polo positivo e o preto ao negativo.



Conjunto da tela metálica e válvula montado no capacitor.



Usei um mata moscas modificado para gerar ~10kV para carregar o capacitor.



Circuito modificado para gerar a alta tensão:



Foram seis amostragens de radiação de 24 horas cada, neste primeiro experimento.

Resultados dos ensaios:



Observamos um aumento das contagens quando o sensor estava ligado ao polo negativo do capacitor nas duas séries de ensaios.

Conclusões:

"Houston, temos um problema !"

O resultado deu o oposto do esperado, os átomos parecem ficar carregados positivamente.

Como podemos explicar esses números?

Minha hipótese é que ao emitir a partícula alfa o átomo dá um recuo que pode modificar a quantidade de elétrons na eletrosfera, que tende à perda de elétrons.

(1) Como a válvula não é sensível para a radiação Alfa, serão os filhos do polônio os responsáveis pelo aumento da radiação.

(2) A baixa fuga é importante para que a tensão caia pouco ao longo das 24 horas de cada ensaio.

Veja também:


Contador Geiger para baixos níveis de radioatividade. 



"Pesquisa básica é quando estou fazendo aquilo que não sei o que estou fazendo." - Wernher von Braun


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