Bahasa MelayuMS⌄
Pereputan alfa
Pereputan alfa ialah transformasi nuklear apabila nukleus berat yang tidak stabil memancarkan zarah alfa, iaitu nukleus helium-4 yang mengandungi dua proton dan dua neutron. Imbangan nombor nuklear mudah, tetapi fizik pereputan melibatkan nilai Q, sentakan nukleus anak dan penerowongan kuantum melalui halangan Coulomb.
Imbangan nuklear dalam pereputan alfa
Jika nukleus induk mempunyai nombor jisim A dan nombor atom Z, nukleus anak mempunyai A−4 dan Z−2. Bilangan nukleon dan cas elektrik kekal seimbang. Nilai Z baharu terus menentukan unsur anak pada jadual berkala.
Dalam persamaan nuklear, zarah alfa ditulis sebagai nukleus ⁴₂He, bukan atom helium neutral. Selepas berhenti dalam bahan, ia boleh menangkap elektron dan akhirnya menjadi atom helium neutral.
Tenaga dan sentakan
Apabila Q positif, tenaga kinetik dikongsi antara zarah alfa dan nukleus anak sambil momentum dipelihara. Oleh sebab nukleus anak jauh lebih berat, zarah alfa biasanya menerima sebahagian besar tenaga manakala tenaga sentakan anak lebih kecil.
Peralihan nuklear tertentu menghasilkan garis tenaga alfa yang agak tajam. Jika beberapa aras akhir boleh dicapai, beberapa kumpulan tenaga boleh muncul, dan sinaran gama boleh menyusul jika nukleus anak tertinggal dalam keadaan teruja.
Penerowongan kuantum dan halangan Coulomb
Model berguna menggambarkan zarah alfa terperangkap di sebalik halangan Coulomb. Tenaganya boleh lebih rendah daripada puncak halangan, namun mekanik kuantum memberikan kebarangkalian bukan sifar untuk menembusi halangan melalui penerowongan.
Kebarangkalian penerowongan sangat sensitif kepada tinggi dan lebar halangan. Itulah sebab separuh hayat boleh berbeza berbilang tertib magnitud walaupun tenaga alfa hanya berbeza beberapa MeV.
Interaksi dengan jirim dan pengesanan
Zarah alfa berat dan bercas +2, jadi ia menghasilkan pengionan padat dan kehilangan tenaga dalam jarak pendek. Keupayaan penembusan luarannya rendah, tetapi sumber alfa di dalam badan boleh memendapkan tenaga yang besar dalam isipadu tisu yang kecil.
Pengesan silikon dan kebuk pengionan boleh mengukur tenaganya dengan baik. Julat pendek bersama ketumpatan pengionan tinggi membantu membezakan alfa daripada beta dan gama.
Untuk menyelesaikan masalah nuklear dengan selamat, tetapkan dahulu sempadan sistem, unit dan sama ada jisim yang digunakan ialah jisim atom atau nukleus. Kemudian semak A, Z, tenaga dan momentum secara berasingan. Urutan ini mengelakkan banyak kesilapan tanda dan unit.
Contoh berjawab
Mengimbangkan A dan Z
Penyelesaian
Jika A=238 dan Z=92, selepas alfa anak mempunyai A=234 dan Z=90.
Perkongsian tenaga
Penyelesaian
Jika Q=5.0 MeV, zarah alfa membawa kebanyakan tenaga dan nukleus anak menerima bahagian sentakan yang kecil.
Mengenal pasti unsur
Penyelesaian
Z berkurang dua; unsur anak mesti dikenal pasti daripada nombor atom baharu, bukan daripada nama yang diteka.