Alfa raspad

Nuklearna bilanca

Alfa čestica sadrži dva protona i dva neutrona. Ako matična jezgra ima (A, Z), kćerina jezgra nakon emisije ima A − 4 i Z − 2. Broj nukleona i naboj ostaju očuvani. Smanjenje Z za dva znači i promjenu elementa za dva mjesta ulijevo u periodnom sustavu.

Kamo odlazi oslobođena energija

Ako je ukupna masa mirovanja produkata manja od mase matične jezgre, razlika daje pozitivan Q. U sustavu mirovanja matične jezgre alfa čestica i kćerina jezgra imaju jednake i suprotne količine gibanja. Lakša alfa čestica zato dobiva većinu kinetičke energije.

Tuneliranje kroz barijeru

Energetski dopušten raspad ne mora biti brz. Alfa česticu unutar jezgre veže nuklearna interakcija, a izvan jezgre čeka je elektrostatska barijera. Kvantna mehanika daje konačnu vjerojatnost tuneliranja. Ona je vrlo osjetljiva na energiju alfa i objašnjava goleme razlike vremena poluraspada.

Raspad pojedine jezgre slučajan je događaj. Konstanta raspada i vrijeme poluraspada opisuju vjerojatnost za velik skup jednakih jezgara, a ne sat koji odbrojava život određenog atoma. Broj neraspadnutih jezgara opada eksponencijalno, premda se trenutak pojedinačnog raspada ne može predvidjeti.

Energijski spektar alfa

Prijelazi između određenih nuklearnih stanja daju alfa čestice energija bliskih diskretnim vrijednostima. Mjerenje tih energija pomaže identificirati radionuklide i istraživati nuklearne razine. Slabije linije mogu odgovarati prijelazima u pobuđena stanja kćerine jezgre.

Međudjelovanje s tvari

Alfa čestica ima naboj +2e i relativno veliku masu. Snažno ionizira tvar i brzo gubi energiju, pa ima kratak domet u usporedbi s beta česticama ili gama fotonima. Kratak domet ipak ne znači automatski mali učinak; presudno je gdje se energija taloži.

Q-vrijednost može se izračunati iz razlike masa matične jezgre i produkata. Mali dio Q odlazi na uzmak teške kćerine jezgre jer očuvanje količine gibanja zahtijeva gibanje oba produkta. Točna podjela energije određena je njihovim masama i nije proizvoljna podjela napola.

Riješeni primjeri

1. Uran-238

2. Provjera očuvanja

3. Energija uzmaka