Rozpad alfa

Emisja cząstki alfa przezjądro atomowe

Rozpad alfa(przemiana α) –reakcja jądrowarozpadu, w której emitowana jestcząstka α(jądrohelu$_{2}^{4}{\hbox{He}}^{2+}$). Strumień cząstek alfa emitowanych przez rozpadające sięjądra atomowenazywa siępromieniowaniem alfa.

Reakcja rozpadu jądra atomuuranu-238 (²³⁸U):

23892U→23490Th+42He²⁺

lub:

23892U→23490Th+ α

Inne przykłady:

23290Th→22888Ra+42He²⁺

22688Ra→22286Rn+42He²⁺

Ogólnie:

${}_{Z}^{A}{\hbox{X}}\;\to \;_{Z-2}^{A-4}{\hbox{Y}}+{}_{2}^{4}{\hbox{He}}^{2+}.$

W wyniku rozpadu alfa powstające jądro ma mniejszą o 2liczbę atomowąaliczbę masowąmniejszą o 4 w porównaniu z rozpadającym się jądrem.

Spośród izotopów spotykanych w naturze wiele jąder należących do łańcuchów uranowego oraz torowego jest emiterami cząstek α. Natomiast spośród promieniotwórczych jąder atomowych (także wytworzonych syntetycznie) rozpadowi α ulegają głównie jądra cięższe – powyżej masy 200u, ale także wśródpierwiastków ziem rzadkichoraz bardzo egzotycznychizotopówcyny,telluruiksenonu(okolice masy 100u).

Emitowane cząstki mają zazwyczajenergię kinetycznąokoło 5MeV,co odpowiada prędkości 15 000 km/s. W rozpadzie α, cząstka α formuje się już w jądrze i jest równocześnie odpychanasiłami elektrostatycznymii przyciąganaoddziaływaniami silnymipozostałej części jądra. W niewielkiej odległości od jądra siły przyciągania jądrowego przeważają, w większej zaś przeważają siły odpychania. Cząstka α ma energię mniejszą od energii potrzebnej na pokonanie sił przyciągania, ale dzięki kwantowemuzjawisku tunelowaniaprzenika przez wąskąbarierę potencjału.

Energia cząstek alfa emitowanych z danego atomu ma określoną wartość, ponieważ rozpad jest dwuciałowy i prowadzi do określonychpoziomów energetycznychpowstającego jądra. W przypadku niektórychradionuklidów(np.²⁶⁵Sg,²⁶⁶Sg) możliwy jest rozpad α do kilku różnych poziomów energetycznych jądra, dzięki czemu energie emitowanych cząstek alfa są również ściśle określone. W takim przypadku udział cząstek alfa o danej energii zależy od prawdopodobieństwa zajęcia przez powstające jądro odpowiadającego poziomu energetycznego.

Rozpad α jest dość powszechnym zjawiskiem w przyrodzie, odpowiada za niemal połowę promieniotwórczości naturalnejskorupy ziemskiej.

Zjawisko rozpadu α jest między innymi wykorzystywane w konstrukcji czujników dymu, w których rozpadające się jądra pierwiastka ameryk-241 emitują cząstki α pochłaniane przez dym.

Zobacz też

• prawo przesunięć
• schemat rozpadu
• sposób rozpadu