Alpha Decay
Η διάσπαση άλφα, που αναφέρεται επίσης ως ɑ-διάσπαση, είναι ένας τύπος ραδιενεργού διάσπασης όπου ένας ατομικός πυρήνας παράγει ένα σωματίδιο άλφα (πυρήνας ηλίου) και επομένως μετατρέπεται ή «διασπάται» σε νέο ατομικό πυρήνα με μαζικός αριθμός τέσσερα και ατομικός αριθμός δύο. Ο πυρήνας ενός ατόμου ηλίου-4, που αποτελείται από δύο πρωτόνια και δύο νετρόνια, είναι πανομοιότυπος με ένα σωματίδιο άλφα.
Όποτε οι ενέργειες των σωματιδίων άλφα μετρώνται φασματοσκοπικά, η εκπομπή ιόντων ηλίου παράγει ευκρινή φάσματα γραμμής. Η πιο έντονη ομάδα άλφα ή γραμμή για άρτιους-ακόμη και εκπομπούς άλφα είναι πάντα αυτή που οδηγεί στη βασική κατάσταση της κόρης. Οι πιο αδύναμες γραμμές χαμηλότερης ενέργειας οδηγούν σε καταστάσεις ενθουσιασμού και συνήθως είναι ορατές πολλές γραμμές.
Alpha Decay
Η διάσπαση άλφα είναι ένας τύπος ραδιενεργού αποσύνθεσης όπου ορισμένοι ασταθείς ατομικοί πυρήνες απελευθερώνουν αυθόρμητα ένα σωματίδιο άλφα για να διασκορπίσουν την περίσσεια ενέργειας. Δεδομένου ότι τα σωματίδια άλφα έχουν δύο θετικά φορτία και μάζα τεσσάρων μονάδων, σχηματίζουν απογόνους πυρήνες με θετικό πυρηνικό φορτίο ή ατομικό αριθμό δύο μονάδες χαμηλότερο και μάζα τέσσερις μονάδες χαμηλότερη από τους γονείς τους. Ως αποτέλεσμα, το πολώνιο-210 (μαζικός αριθμός 210 και ατομικός αριθμός 84, δηλαδή ένας πυρήνας με 84 πρωτόνια) διασπάται σε μόλυβδο-206 μέσω της εκπομπής άλφα (ατομικός αριθμός 82).
Η ταχύτητα, και επομένως η ενέργεια, ενός σωματιδίου άλφα που αποβάλλεται από έναν συγκεκριμένο πυρήνα είναι μια παράμετρος του γονικού πυρήνα που καθορίζει τη χαρακτηριστική περιοχή ή απόσταση του σωματιδίου άλφα. Τα σωματίδια άλφα, παρόλο που απελευθερώνονται με ταχύτητα περίπου το ένα δέκατο αυτής του φωτός, δεν είναι πολύ διεισδυτικά. Έχουν μόνο λίγα εκατοστά εμβέλειας στον αέρα (που αντιστοιχούν σε ενεργειακό εύρος περίπου 4 εκατομμυρίων έως 10 εκατομμυρίων ηλεκτρον βολτ).
Οι κύριοι εκπομποί άλφα είναι στοιχεία βαρύτερα από το βισμούθιο (ατομικός αριθμός 83 και στοιχεία σπανίων γαιών που κυμαίνονται από νεοδύμιο (ατομικός αριθμός 60) έως λουτέτιο (ατομικός αριθμός 83). (ατομικός αριθμός 71). Διάσπαση άλφα Οι χρόνοι ημιζωής κυμαίνονται από περίπου ένα μικροδευτερόλεπτο 106) έως περίπου 1017 δευτερόλεπτα (πάνω από 3 δισεκατομμύρια χρόνια).
Ο Έρνεστ Ράδερφορντ πρώτος διαχώρισε τη διάσπαση άλφα από άλλους τύπους ακτινοβολίας παρατηρώντας την εκτροπή της ακτινοβολίας μέσω ενός μαγνητικού πεδίου. Επειδή τα σωματίδια άλφα φέρουν φορτίο, εκτρέπονται με τον ίδιο τρόπο όπως τα θετικά σωματίδια.
Τα βαρύτερα νουκλίδια είναι πιο πιθανό να υποστούν διάσπαση άλφα. Θεωρητικά μπορεί να συμβεί μόνο σε πυρήνες κάπως βαρύτερους από το νικέλιο (στοιχείο 28), στους οποίους η συνολική ενέργεια δέσμευσης ανά νουκλεόνιο δεν είναι πλέον μέγιστη, καθιστώντας τα νουκλίδια ασταθή σε διαδικασίες αυθόρμητου τύπου σχάσης. Αυτός ο τρόπος διάσπασης έχει ανιχνευθεί μόνο σε νουκλεΐδια πολύ βαρύτερα από το νικέλιο, με τους ελαφρύτερους γνωστούς εκπομπούς άλφα να είναι τα ελαφρύτερα ισότοπα τελλουρίου. Το βηρύλλιο-8, από την άλλη πλευρά, διασπάται σε δύο σωματίδια άλφα.
Ο πιο συνηθισμένος τύπος διάσπασης συμπλέγματος είναι η διάσπαση άλφα, στην οποία το γονικό άτομο εκτοξεύει μια καθορισμένη θυγατρική συλλογή νουκλεονίων και αφήνει πίσω του ένα άλλο καθορισμένο προϊόν. Λόγω της προφανώς εξαιρετικά υψηλής πυρηνικής ενέργειας δέσμευσης και της σχετικά μέτριας μάζας του σωματιδίου άλφα, είναι η πιο κοινή μορφή. Η διάσπαση άλφα, όπως και κάποιες άλλες διασπάσεις συστάδων, είναι ουσιαστικά ένα φαινόμενο κβαντικής διάνοιξης σήραγγας. Διέπεται από την αλληλεπίδραση τόσο της ισχυρής πυρηνικής δύναμης όσο και της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης, με εξαίρεση τη διάσπαση βήτα.
Ασφάλεια
Αν και δεν είναι ιδιαίτερα διεισδυτικό, η κατάποση μιας χημικής ουσίας που υφίσταται διάσπαση άλφα είναι επικίνδυνη, επειδή τα απελευθερωμένα σωματίδια άλφα μπορούν να τραυματίσουν γρήγορα τους ιστούς λόγω της μικρής εμβέλειάς τους. Η αλληλεπίδραση με τις μεμβράνες και τα ζωντανά κύτταρα προκαλεί αυτή τη βλάβη. Το σχήμα απεικονίζει ένα διάγραμμα που απεικονίζει τα διάφορα επίπεδα διείσδυσης για διάφορους τύπους ακτινοβολίας.
Οι συνέπειες των σωματιδίων άλφα στην υγεία διαφέρουν ανάλογα με τον τρόπο έκθεσής τους. Μπορεί να υπάρχουν μακροπρόθεσμες επιπτώσεις στην υγεία κάθε φορά που ο εκπομπός άλφα εισπνέεται, τρώγεται ή απορροφάται στην κυκλοφορία του αίματος. Αυτή η βλάβη αυξάνει τον κίνδυνο καρκίνου ενός ατόμου. Όταν εισπνέεται ένας πομπός άλφα, έχει αποδειχθεί ότι προκαλεί καρκίνο του πνεύμονα στον άνθρωπο. Μία από τις πιο κοινές αιτίες ασθενειών που σχετίζονται με την αποσύνθεση άλφα στους ανθρώπους είναι η εισπνοή ραδονίου, ενός εκπομπού άλφα.
Εφαρμογές και σημασία
Στους ανιχνευτές καπνού, χρησιμοποιούνται ραδιενεργά υλικά που υφίστανται διάσπαση άλφα . Στο εσωτερικό του αποτρεπτικού καπνού εκπέμπονται σωματίδια άλφα. Ως αποτέλεσμα, ο αέρας μέσα στον ανιχνευτή ιονίζεται. Καθώς ο καπνός στον ανιχνευτή απορροφά αυτή την ακτινοβολία άλφα, ο ιονισμός αλλάζει και εάν υπάρχει καπνός, ενεργοποιείται ο συναγερμός. Τα σωματίδια άλφα χρησιμοποιούνται επίσης σε μια τεχνική που ονομάζεται φασματοσκοπία ακτίνων Χ σωματιδίων Άλφα (APXS). Με τη μέθοδο αυτή εξετάζεται η στοιχειακή σύσταση των πετρωμάτων και του εδάφους.
Συμπέρασμα
Η διάσπαση άλφα είναι ένας τύπος ραδιενεργού αποσύνθεσης κατά την οποία ορισμένοι ασταθείς ατομικοί πυρήνες απελευθερώνουν ένα σωματίδιο άλφα αυθόρμητα για να διασκορπίσουν την πλεονάζουσα ενέργεια. Κάθε φορά που οι ενέργειες των σωματιδίων άλφα μετρώνται φασματοσκοπικά, η εκπομπή ιόντων ηλίου παράγει ευκρινή φάσματα γραμμής. Η πιο έντονη ομάδα άλφα ή γραμμή για άρτιους-ακόμη και εκπομπούς άλφα είναι πάντα αυτή που οδηγεί στη βασική κατάσταση της κόρης.
