Альфа-распад

З пляцоўкі Вікіпедыя
Перайсці да: рух, знайсці
Ядзерная фізіка
CNO Cycle.svg
Атамнае ядро · Радыеактыўны распад · Ядзерная рэакцыя · Тэрмаядзерная рэакцыя
Гл. таксама «Фізічны партал»
Ядзерныя працэсы
Радыеактыўны распад

Ядзерны сінтэз


Альфа-распад атамнага ядра

Альфа-распад — від радыеактыўнага распаду ядра, у выніку якога адбываецца выпусканне двойчы магічнага ядра гелію 4He — альфа-часціцы[1]. Пры гэтым масавы лік ядра памяншаецца на 4, а атамны нумар — на 2. Альфа-распад назіраецца толькі ў цяжкіх ядраў (атамны нумар павінны быць больш 82, масавы лік павінны быць больш за 200). Альфа-часціца адчувае тунэльны пераход праз кулонаўскі бар'ер у ядры, таму альфа-распад з'яўляецца істотна квантавым працэсам. Паколькі імавернасць тунэльнага эфекту залежыць ад вышыні бар'ера экспанентна, перыяд паўраспаду альфа-актыўных ядраў экспанентна расце з памяншэннем энергіі альфа-часціцы (гэты факт складае змест закона Гейгера-Нэтала). Пры энергіі альфа-часціцы менш 2 МэВ час жыцця альфа-актыўных ядраў істотна перавышае час існавання Сусвету. Таму, хоць большасць прыродных ізатопаў цяжэй цэрыя у прынцыпе здольныя распадацца па гэтым канале, толькі для нямногіх з іх такі распад сапраўды зафіксаваны.

Хуткасць вылету альфа-часціцы складае ад 9400 км/с (ізатоп неадыму 144Nd) да 23700 км/с (у ізатопа палонія 212mPo). У агульным выглядзе формула альфа-распаду выглядае наступным чынам:

  \ ^{A}_{Z}{\rm{X}} \rightarrow ^{A-4}_{Z-2}{\rm{Y}} + \alpha  \ (^4_2 {\rm{He}})

Прыклад альфа-распаду для ізатопа 238U:

  \ ^{238}_{92}{\rm{U}} \rightarrow ^{234}_{90}{\rm{Th}} + \alpha  \ (^4_2 {\rm{He}})

Альфа-распад можа разглядацца як лімітавы выпадак кластарнага распаду.

Упершыню альфа-распад быў ідэнтыфікаваны брытанскім фізікам Эрнэстам Рэзерфордам у 1899[2]. Адначасова ў Парыжы французскі фізік Пол Вілард праводзіў аналагічныя эксперыменты, але не паспеў падзяліць выпраменьванні раней Рэзерфорда. Першую колькасную тэорыю альфа-распаду распрацаваў савецкі і амерыканскі фізік Георгій Гамаў.

Небяспека для жывых арганізмаў[правіць | правіць зыходнік]

Будучы даволі цяжкімі і станоўча зараджанымі, альфа-часціцы ад радыеактыўнага распаду маюць вельмі кароткі прабег у рэчыве і пры руху ў асяроддзі хутка губляюць энергію на невялікай адлегласці ад крыніцы. Гэта прыводзіць да таго, што ўся энергія выпраменьвання вызваляецца ў малым аб'ёме рэчыва, што павялічвае шанцы пашкоджанні клетак пры трапленні крыніцы выпраменьвання ўнутр арганізма. Аднак знешняе выпраменьванне ад радыеактыўных крыніц няшкодна, бо альфа-часціцы могуць эфектыўна затрымлівацца некалькімі сантыметрамі паветра або дзесяткамі мікраметраў шчыльнага рэчыва, напрыклад, лістом паперы і нават рагавым, змярцвелым пластом эпідэрмісу, не дасягаючы жывых клетак. Нават дотык да крыніцы чыстага альфа-выпраменьвання бяспечны, хоць варта памятаць, што многія крыніцы альфа-выпраменьвання выпраменьваюць таксама значна больш пранікальныя тыпы выпраменьвання (бэта-часціцы, гама-кванты, часам нейтроны). Аднак трапленне альфа-крыніцы ўнутр арганізма прыводзіць да значнага апрамянення. Каэфіцыент якасці альфа-выпраменьвання роўны 20 (больш за ўсіх астатніх тыпаў іанізуючага выпраменьвання, за выключэннем цяжкіх ядраў і аскепкаў дзялення). Гэта азначае, што ў жывой тканцы альфа-часціца стварае ацэначна у 20 разоў большыя пашкоджанні, чым гама-квант ці бэта-часціца роўнай энергіі.

Усе вышэй сказанае адносіцца да радыеактыўных крыніц альфа-часціц, энергіі якіх не пераўзыходзяць 15 МэВ. Альфа-часціцы, атрыманыя на паскаральніку, могуць мець значна больш высокія энергіі і ствараць значную дозу нават пры вонкавым апрамяненні арганізма.

Гл. таксама[правіць | правіць зыходнік]

Зноскі

  1. Мухин К. Н. Экспериментальная ядерная физика. В 2 кн. Кн. 1. Физика атомного ядра. Ч. I. Свойства нуклонов, ядер и радиоактивных излучений. - М.: Энергоатомиздат, 1993. ISBN 5-283-04080-1 С.137
  2. E. Rutherford Выпраменьванне ўрану і электрычная праводнасць, якая выклікаецца ім="Uranium radiation and the electrical conduction produced by it" Philosophical Magazine (1899), Series 5, vol. 47, no. 284, pages 109-163.