Алфа распад
Алфа распад је нуклеарна трансформација у којој тешко нестабилно језгро емитује алфа честицу, језгро хелијума-4. Књиговодство A и Z је једноставно, али физика полуживота укључује квантно тунеловање.
Алфа односи два протона и два неутрона
Зато важи (A,Z)→(A−4,Z−2)+α. Ново Z одмах одређује који је елемент ћерка.
Очувани су укупан број нуклеона и електрично наелектрисање.
Q-вредност је извор кинетичке енергије
Ако је маса родитеља већа од збира маса ћерке и алфе, Q је позитивно.
Енергија се углавном дели на кинетичку енергију алфе и узмак језгра; побуђена ћерка може касније да емитује гаму.
Импулс одређује расподелу енергије
Алфа и ћерка добијају једнаке и супротне импулсе. За исти p лакша алфа има већу кинетичку енергију.
Зато алфа обично носи највећи део Q-енергије.
Тунеловање кроз Кулонову баријеру
Класично алфа нема довољно енергије да пређе баријеру. Квантно постоји мала вероватноћа продора кроз њу.
Та вероватноћа је веома осетљива на енергију алфе, што објашњава огроман распон полуживота. Тешка двоструко позитивна алфа честица брзо губи енергију у материји. Зато је спољашња продорност мала, али унутрашњи алфа-емитер може да преда велику енергију на малом ткивном растојању.
Решени примери
1. Уранијум-238
Z=92, емисија α.
Решење
A=234, Z=90.
2. A=226, Z=88
После α?
Решење
A=222, Z=86.
3. Узмак
Зашто алфа има више кинетичке енергије?
Решење
Једнак p и мања маса дају веће K.
Није потребно замишљати алфа честицу као класичну куглицу која је све време постојала унутар језгра. Кластерске компоненте могу бити део нуклеарне таласне функције, али распад је квантни прелаз. Q>0 даје енергетску могућност, док тунеловање одређује вероватноћу и временску скалу.
Нуклеарни прорачуни су осетљиви на дефиниције и на то које честице припадају почетном и крајњем стању. Масени број A је цео број нуклеона, док табеларна атомска маса обухвата и електроне. Зато атомске и нуклеарне масе не треба мешати без корекције. Најсигурнији поступак је прво написати целу реакцију или прелаз, проверити A, Z и електрични набој, а тек онда правити масени и енергетски биланс. Позитивна Q-вредност показује да је крајње стање енергетски доступно, али сама не одређује брзину. Тунеловање, слаба интеракција, електромагнетна правила избора и доступна побуђена стања одређују вероватноћу. Мерено зрачење и полуживот зато се тумаче заједно са законима очувања, а не уместо њих.
Корисна је и независна провера реда величине. MeV енергије, очување A и Z и знак Q-вредности треба да подрже исту физичку слику. Ако бројчани резултат даје погрешан елемент, нарушен биланс наелектрисања или енергију без одговарајуће масене разлике, много је вероватнија грешка у књиговодству него нов физички ефекат. Оваква провера је посебно важна када у крајњем стању учествује више честица или побуђених нивоа.