Alfa bozunması
Alfa bozunması, ağır ve kararsız bir çekirdeğin helium-4 çekirdeği olan bir alpha particle yaydığı nükleer dönüşümdür. A ve Z hesabı kolaydır; ancak bozunmanın neden mümkün olduğu ve ne kadar hızlı gerçekleştiği enerji korunumu, recoil ve quantum tunnelling ile belirlenir.
A ve Z hesabı
Alpha particle A=4, Z=2 taşır. Parent (A,Z) çekirdeği daughter (A−4,Z−2) verir.
Daughter element periodic table’da iki sıra sola kayar. Toplam nucleon number ve electric charge korunur.
Q-değeri
Q=(m_parent−m_daughter−m_alpha)c². Q>0 ise ürünlerin durgun kütlesi daha küçüktür ve fark kinetic energy veya excitation olarak açığa çıkar.
Pozitif Q spontaneous alpha decay için gereklidir fakat yarı ömrü tek başına belirlemez.
Sonuç
Sonuç:
Recoil
Parent rest frame’de daughter ve alpha eşit büyüklükte zıt momenta taşır. Daughter çok daha ağır olduğu için alpha kinetic energy’nin büyük bölümünü alır.
Belirli nuclear states arasındaki transitions yaklaşık discrete alpha energies üretir ve radionuclide identification sağlar.
Quantum tunnelling
Klasik olarak alpha’nın Coulomb barrier’ın tamamını aşacak enerjisi olmayabilir. Kuantum mekaniği sonlu bir tunnelling probability verir.
Bu olasılık alpha energy’ye son derece duyarlıdır; küçük enerji farkları yarı ömrü birçok mertebe değiştirebilir.
Madde ile etkileşim
Alpha particles +2e yüklü ve ağırdır; yoğun iyonlaştırma yapar ve menzilleri kısadır.
Kısa penetration dışarıdan maruziyeti azaltabilir, ancak internal alpha emitter küçük bir doku hacmine yüksek energy density bırakabilir.
Bozunma zincirleri
Daughter nuclide de radioactive olabilir. Doğal decay series boyunca alpha ve beta decays art arda gelerek stable nuclide’a ulaşabilir.
Daughter buildup nedeniyle zincirdeki activities tek bir basit exponential olmayabilir.
Hızlı kontrol
Önce A ve Z’yi dengeleyin, sonra yeni Z’den elementi bulun. Kütleler verildiyse Q-value’i kontrol edin.
Atomic mass kullanırken electron masses’in doğru biçimde cancel olduğundan emin olun.
Çözümlü örnek
U-238
²³⁸₉₂U→?+α.
Çözüm
²³⁴₉₀Th+α.
Ra-226
A=226,Z=88.
Çözüm
Daughter A=222,Z=86.
Recoil
Eşit momentum.
Çözüm
Alpha daha büyük kinetic energy alır.