Rozpad alfa

Emisja cząstki alfa przez jądro atomowe

Rozpad alfa (przemiana α) – reakcja jądrowa rozpadu, w której emitowana jest cząstka α (jądro helu ⁴₂He²⁺). Strumień cząstek alfa emitowanych przez rozpadające się jądra atomowe nazywa się promieniowaniem alfa.

Reakcja rozpadu jądra atomu uranu-238 (²³⁸U):

${}_{\ 92}^{238}{\hbox{U}}\;\to \;{}_{\ 90}^{234}{\hbox{Th}}\;+\;{}_{2}^{4}{\hbox{He}}^{2+}$

lub:

${}_{\ 92}^{238}{\hbox{U}}\;\to \;_{\ 90}^{234}{\hbox{Th}}\;+\;\alpha$

Inne przykłady:

${}_{\ 90}^{232}{\hbox{Th}}\;\to \;_{\ 88}^{228}{\hbox{Ra}}\;+\;{}_{2}^{4}{\hbox{He}}^{2+}$

${}_{\ 88}^{226}{\hbox{Ra}}\;\to \;_{\ 86}^{222}{\hbox{Rn}}\;+\;{}_{2}^{4}{\hbox{He}}^{2+}$

Ogólnie:

${}_{Z}^{A}{\hbox{X}}\;\to \;_{Z-2}^{A-4}{\hbox{Y}}\;+\;{}_{2}^{4}{\hbox{He}}^{2+}$

W wyniku rozpadu alfa powstające jądro ma mniejszą o 2 liczbę atomową a liczbę masową mniejszą o 4 w porównaniu z rozpadającym się jądrem.

Spośród izotopów spotykanych w naturze wiele jąder należących do łańcuchów uranowego oraz torowego jest emiterami cząstek α. Natomiast spośród promieniotwórczych jąder atomowych (także wytworzonych syntetycznie) rozpadowi α ulegają głównie jądra cięższe - powyżej masy 200, ale także wśród pierwiastków ziem rzadkich oraz bardzo egzotycznych izotopów cyny, telluru i ksenonu (okolice masy 100).

Emitowane cząstki mają zazwyczaj energię kinetyczną około 5 MeV, co odpowiada prędkości 15 000 km/s. W rozpadzie α, cząstka α formuje się już w jądrze i jest równocześnie odpychana siłami elektrostatycznymi i przyciągana oddziaływaniami silnymi pozostałej części jądra. W niewielkiej odległości od jądra siły przyciągania jądrowego przeważają, w większej zaś przeważają siły odpychania. Cząstka α ma energię mniejszą od energii potrzebnej na pokonanie sił przyciągania, ale dzięki kwantowemu zjawisku tunelowania przenika przez wąską barierę potencjału.

Energia cząstek alfa emitowanych z danego atomu ma określoną wartość, ponieważ rozpad jest dwuciałowy i prowadzi do określonych poziomów energetycznych powstającego jądra. W przypadku niektórych radionuklidów (np. ²⁶⁵Sg, ²⁶⁶Sg) możliwy jest rozpad α do kilku różnych poziomów energetycznych jądra, dzięki czemu energie emitowanych cząstek alfa są również ściśle określone. W takim przypadku udział cząstek alfa o danej energii zależy od prawdopodobieństwa zajęcia przez powstające jądro odpowiadającego poziomu energetycznego.

Rozpad α jest dość powszechnym zjawiskiem w przyrodzie, odpowiada za niemal połowę promieniotwórczości naturalnej skorupy ziemskiej.

Zjawisko rozpadu α jest między innymi wykorzystywane w konstrukcji czujników dymu, w których rozpadające się jądra pierwiastka ameryk-241 emitują cząstki α pochłaniane przez dym.

Zobacz też

• schemat rozpadu
• sposób rozpadu
• prawo przesunięć