Peluruhan alfa
Peluruhan alfa adalah transformasi nuklir ketika inti berat yang tidak stabil memancarkan partikel alfa, yaitu inti helium-4. Pembukuan nomor inti sederhana, tetapi fisika di balik peluruhan melibatkan kekekalan energi, rekoil, dan penerowongan kuantum.
Pembukuan inti
Partikel alfa mengandung dua proton dan dua neutron. Jika inti induk memiliki nomor massa A dan nomor atom Z, inti anak memiliki A−4 dan Z−2: (A,Z)→(A−4,Z−2)+⁴₂He. Jumlah nukleon dan muatan tetap seimbang; penurunan Z sebesar dua memindahkan unsur dua tempat ke kiri pada tabel periodik.
Ke mana energi yang dilepaskan pergi
Jika total massa diam produk lebih kecil daripada inti induk, selisihnya menjadi energi yang dilepaskan. Dalam kerangka diam induk, inti anak dan partikel alfa memiliki momentum sama besar dan berlawanan arah. Karena inti anak jauh lebih berat, partikel alfa menerima sebagian besar energi kinetik. Transisi antara keadaan inti tertentu menghasilkan energi alfa yang mendekati nilai diskret.
Mengapa Q>0 masih dapat menghasilkan waktu paruh yang panjang
Diizinkan secara energi tidak berarti proses berlangsung cepat. Gugus mirip alfa masih harus keluar menembus penghalang Coulomb di sekitar inti anak. Secara klasik partikel berenergi di bawah puncak penghalang tidak dapat lolos, tetapi penerowongan kuantum memberi probabilitas keluar yang terbatas dan sangat peka terhadap energi alfa.
Interaksi partikel alfa dengan materi
Partikel alfa relatif berat dan bermuatan +2e sehingga mengionisasi materi kuat dan kehilangan energi dengan cepat. Jangkauannya pendek dibanding beta atau gamma. Namun jangkauan pendek tidak membuat setiap sumber alfa aman; lokasi bahan radioaktif dan tempat energi dideposisikan sangat penting. Daya tembus dan dampak biologis adalah dua pertanyaan berbeda.
Contoh terbahas
1. Melengkapi persamaan alfa
Penyelesaian
Uranium-238 memiliki A=238, Z=92. Setelah emisi alfa: A=234, Z=90, sehingga inti anaknya torium-234.
2. Memeriksa kekekalan
Penyelesaian
Induk A=226, Z=88 memberi anak A=222, Z=86; ditambah alfa A=4, Z=2 mengembalikan jumlah awal.
3. Membandingkan energi rekoil
Penyelesaian
Pada besar momentum yang sama, partikel lebih ringan memiliki energi kinetik lebih besar; karena itu alfa menerima sebagian besar energi kinetik.