Bilancio nucleare
Nel decadimento alfa un nucleo instabile emette una particella α, cioè un nucleo di elio-4 formato da due protoni e due neutroni. Il numero di massa diminuisce di 4 e il numero atomico di 2; il processo è tipico soprattutto di nuclei molto pesanti.
Perché avviene
Se un nucleo padre ha numeri A e Z, dopo il decadimento alfa il nucleo figlio ha A − 4 e Z − 2 . Carica elettrica, numero di nucleoni ed energia totale restano conservati nel processo completo.
Effetto tunnel
Nei nuclei pesanti la repulsione elettrica tra molti protoni rende energeticamente favorevole, in alcuni casi, l’emissione di un gruppo molto legato come ⁴He. Il decadimento è possibile se la massa-energia finale è inferiore a quella iniziale.
Potere di penetrazione
Classicamente la particella alfa non avrebbe energia sufficiente per superare la barriera coulombiana del nucleo. La meccanica quantistica permette però una probabilità di attraversamento per effetto tunnel. Questa probabilità spiega perché i tempi di dimezzamento possono variare enormemente con piccole variazioni dell’energia alfa.
Bilancio nucleare
Le particelle alfa sono fortemente ionizzanti ma penetrano poco nella materia: un foglio di carta o lo strato superficiale della pelle può arrestarle. Diventano molto più pericolose se una sorgente alfa viene inalata o ingerita.
Se un nucleo padre ha numeri A e Z, dopo il decadimento alfa il nucleo figlio ha A − 4 e Z − 2 . Carica elettrica, numero di nucleoni ed energia totale restano conservati nel processo completo.