Алфа-распад

Из Википедије, слободне енциклопедије
Шема алфа-распада

Алфа распад је облик радиоактивног распада у којем се атомско језгро избацивањем алфа честице (атомског језгра хелијума) преобраћа у језгро са масеним бројем, А, мањим за 4 јединице и наелетрисањем, Z мањим за 2 јединице:



{}^{A}_{Z}\hbox{X}\;\to\;{}^{A-4}_{Z-2}\hbox{Y}\;+\;{}^4_2\hbox{He}^{2+},

На пример, распад уранијума (U) се представља нуклеарном реакцијом:


{}^2{}^{38}_{92}\hbox{U}\;\to\;{}^2{}^{34}_{90}\hbox{Th}\;+\;{}^4_2\hbox{He}^{2+},

што се пише и као:


{}^{238}\hbox{U}\;\to\;^{234}\hbox{Th}\;+\;\alpha.

Или, распад радијума (Ra):


{}^2{}^{26}_{88}\hbox{Ra}\;\to\;{}^2{}^{22}_{86}\hbox{Rn}\;+\;{}^4_2\hbox{He}^{2+},

или:


{}^{226}\hbox{Ra}\;\to\;^{222}\hbox{Rn}\;+\;\alpha.

(Поједностављени изрази у којима се наелетрисање језгра не појављује експлицитно чешће се користе јер на први поглед комплетне једначине изгледају по наелетрисањима неуравнотежене. У ствари, узмакло језгро потомка врло брзо губи своја два електрона а на неком другом месту заустављена алфа честица прима два електрона и прелази у неутрални атом хелијума.) Дакле, у горњим реакцијама очувани су како бројеви нукелона (неутронa, протона) тако и број електрона.

Алфа-распад се у суштини може сматрати цепањем атомског језгра (нуклеарна фисија) где се језгро родитељ цепа на два потомка од којих је један хелијум. Алфа-распад се одвија помоћу тунел ефекта. За разлику од бета-распада алфа-распад се одвија под утицајем јаке силе.

Алфа честице имају кинетичку енергију реда 5 MeV (т. ј., ≈0,13% њихове тоталне енергије која износи 110 TJ/kg) и брзину од 15.000 km/s (што одговара брзини приближно 0,05c). Упркос томе, алфа-честице се у ваздуху заустављају на путањи од неколико сантиметара.

Због постојања алфа-распада, скоро целокупна количина хелијума насталог на Земљи потиче из наслага минерала који садрже уранијум и торијум а на површину излази као нуспроизвод у производњи природног (земног) гаса.


Историја[уреди]

Џорџ Гамов је 1928. године теоријски објаснио алфа-распад преко тунел ефекта[1]. По његовом моделу, алфа-честица је заробљена у потенцијалној јами атомског језгра. Према класичној физици, њен излазак из потенцијалне јаме није могућ, међутим, сагласно тада тек откривеним принципима квантне механике постоји малена, али већа од нуле, вероватноћа за тунеловање честице кроз баријеру. На тај начин алфа-честица, упркос класичној забрани, успева да напусти језгро.

А Ернест Радерфорд (Ernest Rutheford) је још 1903. доказао да је алфа честица наелетрисана а касније и да се ради о атомском језгру хелијума[2].


Токсичност[уреди]

Алфа честице ("алфа зрачење") које емитују радиоактивни изотопи представљају један од најопаснијих облика зрачења ако се такви изотопи нађу у људском телу. Као и све тешке нелектрисане честице алфа-честице у густој средини губе енергију на врло малим растојањима од извора. Због тога су у биолошким системима изузетно деструктивне. С друге стране, спољашње озрачивање „алфа-зрацима“ није штетно јер честице комплетно зауставља микрометарски танак слој изумрлих ћелија коже као и неколико сантиметара ваздуха. Међутим, ако се извор алфа-честица унесе у организам, удисањем, гутањем, инјетирањем или продором кроз кожу (шрапнел, ватрено зрно) он постаје озбиљна опасност за угрожени организам.

Прилично распрострањен извор алфа-зрачења је радон, радиоактивни гас који се налази у природи и земљишту, стенама а понекад и подземним водама. Када се гасовити радон удахне нешто атома се задржи у унутрашњости плућа и након издисаја. Тако задржана језгра се временом у плућима распадају емитујући алфа-честице које оштећују околно ткиво.[3] Шрапнели од артиљеријских зрна направљених од осиромашеног уранијума представљају још један ризик по људско здравље.

Прва жртва озрачивања алфа-честицама је Марија Кири чија је леукемија проузрокована дуготрајном излагању алфа-емитерима са којима је годинама радила.

У новије време, познато је да је смрт руског шпијуна Александра Литвињенка, узрокована тровањем полонијумом-210 (Po-210) који је јак извор алфа честица.

Извори[уреди]

  1. ^ С. Мацура, Ј. Радић-Перић, АТОМИСТИКА, Факултет за физичку хемију Универзитета у Београду/Службени лист, Београд, 2004., стр. 514.
  2. ^ Е. В. Шпољскиј, АТОМСКА ФИЗИКА, Завод за издавање уџбеника СР Србије, Београд, 1963.
  3. ^ EPA Radiation Information: Radon. October 6 2006, http://www.epa.gov/radiation/radionuclides/radon.htm, Accessed Dec. 6 2006

Види још[уреди]