Διάσπαση άλφα
Η διάσπαση άλφα είναι πυρηνική μετατροπή στην οποία ένας βαρύς ασταθής πυρήνας εκπέμπει ένα σωματίδιο άλφα, δηλαδή τον πυρήνα του ήλιο-4. Η λογιστική A και Z είναι απλή, αλλά το γιατί η διάσπαση συμβαίνει και με ποιο ρυθμό απαιτεί εξοικονόμηση ενέργειας, ανάκρουση και κβαντική σήραγγα.
Λογιστική A και Z
Το σωματίδιο άλφα έχει A=4 και Z=2. Για γονέας (A,Z), το κόρη γίνεται (A−4,Z−2).
Έτσι το θυγατρικό στοιχείο βρίσκεται δύο θέσεις αριστερά στον περιοδικός πίνακας. Αριθμός νουκλεονίων και ηλεκτρικό φορτίο διατηρούνται.
Q-τιμή
Q=(m_γονέας−m_κόρη−m_άλφα)c². Αν Q>0, η τελική μάζα ανάπαυσης είναι μικρότερη και η διαφορά εμφανίζεται ως κινητική ενέργεια και ενδεχομένως διέγερση.
Θετικό Q είναι αναγκαίο για αυθόρμητη αποσύνθεση άλφα, αλλά δεν καθορίζει μόνο του το ημιζωή.
Αποτέλεσμα
Αποτέλεσμα:
Ανάκρουση
Στο πλαίσιο ανάπαυσης του γονέας, κόρη και άλφα αποκτούν ίσα και αντίθετα στιγμή. Επειδή το κόρη είναι πολύ βαρύτερο, το άλφα παίρνει το μεγαλύτερο μέρος της κινητική ενέργεια.
Για αποσύνθεση δύο σωμάτων σε καλά καθορισμένες καταστάσεις, οι άλφα ενέργειες είναι σχεδόν διακριτικό και μπορούν να λειτουργήσουν ως ραδιονουκλεΐδια δακτυλικών αποτυπωμάτων.
Κβαντική σήραγγα
Κλασικά, το σύμπλεγμα άλφα δεν έχει αρκετή ενέργεια για να υπερβεί ολόκληρο το Φράγμα Coulomb. Κβαντομηχανικά υπάρχει πεπερασμένη πιθανότητα να σήραγγα μέσα από το εμπόδιο.
Η πιθανότητα διάνοιξης σήραγγας είναι εξαιρετικά ευαίσθητη στην άλφα ενέργεια, οπότε μικρές αλλαγές ενέργειας μπορούν να αλλάξουν το ημιζωή κατά πολλές τάξεις μεγέθους.
Αλληλεπίδραση με ύλη
Σωματίδια άλφα έχουν χρέωση +2e και σχετικά μεγάλη μάζα. Χάνουν ενέργειας γρήγορα μέσω ιονισμός και έχουν μικρό εύρος σε θέμα.
Μικρό διείσδυση δεν σημαίνει αυτομάτως μικρό βιολογική επίδραση: εσωτερικούς εκπομπούς άλφα μπορούν να αποθέσουν πυκνά ενέργεια σε μικρό όγκος ιστού.
Αλυσίδες αποσύνθεσης
Το κόρη μπορεί να είναι και αυτό ραδιενεργό. Σε φυσικές σειρά αποσύνθεσης εμφανίζονται διαδοχικά άλφα και βήτα διασπάται μέχρι να φτάσει το σύστημα σε σταθερό νουκλίδιο.
Η δραστηριότητα κάθε μέλους αλυσίδα δεν ακολουθεί αναγκαστικά την ίδια απλή εκθετικός νόμος λόγω παραγωγής και φθορά του κόρη.
Έλεγχος εξίσωσης
Ισοζυγίστε πρώτα A και Z. Μόνο μετά εντοπίστε το στοιχείο από το νέο Z και ελέγξτε το Q-τιμή αν δίνονται μάζες.
Μην χρησιμοποιείτε το πίνακας ατομικής μάζας χωρίς να ελέγξετε ότι οι μάζες ηλεκτρονίων ακυρώνονται σωστά.
Λυμένο παράδειγμα
U-238
²³⁸₉₂U → ? + α.
Λύση
²³⁴₉₀Th + α.
Ra-226
A=226, Z=88.
Λύση
Η κόρη Α=222, Z=86.
Ανάκρουση
Ίσο ορμή για άλφα και βαριά κόρη.
Λύση
Η άλφα έχει μεγαλύτερη κινητική ενέργεια.