Википедија

Алфа распад — разлика између измена

Интерактиван преглед историје
← Старија изменаНовија измена →
Садржај обрисан Садржај додат
ВизуелноВикитекст
.
.
Ред 4:
[[Datoteka:Bragg Curve for Alphas in Air.png|мини|десно|250px|Брагова крива приказује број јонизацијских парова које стварају алфа честице на разним удаљеностима од извора.]]
[[Datoteka:EffetTunnel.gif|мини|десно|250px|Будући да полупречник атомског језгра износи око 10<sup>-15</sup> [[metar|-{m}-]], а брзина алфа честице која се у њему креће износи око 10<sup>6</sup> -{m/[[sekunda|s]]}-, следи да алфа-честица долази до спољашње површине приближно 10<sup>6</sup>/10<sup>-15</sup> = 10<sup>21</sup> пута у секунди, односно да она побегне из језгра након 10<sup>21</sup> покушаја. То је заправо бит [[Тунел ефекат|тунелирања]] или тунелског учинка.]]
{{рут}}
'''Алфа распад''' је облик [[радиоактивност|радиоактивног]] распада у којем се [[атомско језгро]] избацивањем [[алфа распад|алфа честице]] (атомског језгра [[хелијум]]а) преобраћа у језгро са [[масени број|масеним бројем]], -{''А''}-, мањим за 4 јединице и [[редни број|наелетрисањем]], -{''Z''}- мањим за 2 јединице. Распад може бити приказан следећом схемомом: <math>{}^{A}_{z}\hbox{X}\;\to\;{}^{A-4}_{z-2}\hbox{Y}\;+\;{}^4_2\alpha^{2+},</math>, где су -{X}- и -{Y}- хемијски симболи родитеља, односно потомка, -{''z''}- редни а -{''А''}- масени број. На пример, распад [[уранијум]]а (-{U}-) се представља нуклеарном реакцијом: <math>{}^2{}^{38}_{92}\hbox{U}\;\to\;{}^2{}^{34}_{90}\hbox{Th}\;+\;{}^4_2\hbox{He}^{2+},</math> што се пише и као: <math>{}^{238}\hbox{U}\;\to\;^{234}\hbox{Th}\;+\;\alpha.</math> Или, распад [[радијум]]а (-{Ra}-): <math>{}^2{}^{26}_{88}\hbox{Ra}\;\to\;{}^2{}^{22}_{86}\hbox{Rn}\;+\;{}^4_2\hbox{He}^{2+},</math> или :<math>{}^{226}\hbox{Ra}\;\to\;^{222}\hbox{Rn}\;+\;\alpha.</math> 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 ([[неутрон]]a, [[протон]]а) тако и број електрона.) ▼
 
▲'''Алфа распад''' је облик [[радиоактивност|радиоактивног]] распада у којем се [[атомско језгро]] избацивањем [[алфа распад|алфа честице]] (атомског језгра [[хелијум]]а) преобраћа у језгро са [[масени број|масеним бројем]], -{''А''}-, мањим за 4 јединице и [[редни број|наелетрисањем]], -{''Z''}- мањим за 2 јединице. Распад може бити приказан следећом схемомом: <math>{}^{A}_{z}\hbox{X}\;\to\;{}^{A-4}_{z-2}\hbox{Y}\;+\;{}^4_2\alpha^{2+},</math>, где су -{X}- и -{Y}- хемијски симболи родитеља, односно потомка, -{''z''}- редни а -{''А''}- масени број. На пример, распад [[уранијум]]а (-{U}-) се представља нуклеарном реакцијом: <math>{}^2{}^{38}_{92}\hbox{U}\;\to\;{}^2{}^{34}_{90}\hbox{Th}\;+\;{}^4_2\hbox{He}^{2+},</math> што се пише и као: <math>{}^{238}\hbox{U}\;\to\;^{234}\hbox{Th}\;+\;\alpha.</math> Или, распад [[радијум]]а (-{Ra}-): <math>{}^2{}^{26}_{88}\hbox{Ra}\;\to\;{}^2{}^{22}_{86}\hbox{Rn}\;+\;{}^4_2\hbox{He}^{2+},</math> или :<math>{}^{226}\hbox{Ra}\;\to\;^{222}\hbox{Rn}\;+\;\alpha.</math> 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 ([[неутрон]]a, [[протон]]а) тако и број електрона.)
Алфа распад се у суштини може сматрати цепањем атомског језгра ([[nuklearna fisija|нуклеарна фисија]]) где се језгро родитељ цепа на два потомка од којих је један хелијум. Алфа распад се одвија помоћу [[тунел ефекат|тунел ефекта]]. За разлику од [[бета распад]]а алфа распад се одвија под утицајем [[јака интеракција|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 0,05[[брзина светлости|c]]). 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. Алфа распад честица је природан вид зрачења честица. Анализа је показала да је α-зрачење састављено од два протона и два неутрона (конфигурација хелијума). α-распад се јавља код елемената великог редног броја (-{z}- > 82). Настаје емисијом α-честица из језгра искључиво тунел ефектом. Енергије алфа честица имају дискретан спектар и тачно одређен спектар вредности енергија. Вредности енергија α-честица су реда величине неколико -{MeV}--а. Приликом емисије α-честице, језгро радиоактивног елемента (родитеља) је трансформисано у језгро другог елемента (потомка) чији је редни број мањи за два, а масени за четири.▼
 
▲Алфа распад се у суштини може сматрати цепањем атомског језгра ([[nuklearna fisija|нуклеарна фисија]]), где се језгро родитељ цепа на два потомка од којих је један хелијум. Алфа распад се одвија помоћу [[тунел ефекат|тунел ефекта]]. За разлику од [[бета распад]]а, алфа распад се одвија под утицајем [[јака интеракција|јаке силе]]. Алфа честице имају кинетичку енергију реда 5 -{MeV}- (ттј. ј., ≈0,13% њихове тоталне енергије која износи 110 -{TJ/kg}-) и брзину од 15.000 -{km/s}- (што одговара брзини приближно 0,05[[брзина светлости|c]]). 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. Алфа распад честица је природан вид зрачења честица. Анализа је показала да је α-зрачење састављено од два протона и два неутрона (конфигурација хелијума). α-распад се јавља код елемената великог редног броја (-{z}- > 82). Настаје емисијом α-честица из језгра искључиво тунел ефектом. Енергије алфа честица имају дискретан спектар и тачно одређен спектар вредности енергија. Вредности енергија α-честица су реда величине неколико -{MeV}--а. Приликом емисије α-честице, језгро радиоактивног елемента (родитеља) је трансформисано у језгро другог елемента (потомка) чији је редни број мањи за два, а масени за четири.
Većina [[helij]]a na Zemlji (oko 99%) je produkt alfa-raspada [[uranij]]a i [[torij]]a. Do raspada dolazi zbog nestabilnosti atomske jezgre odnosno neuravnoteženoga broja [[proton]]a i [[neutron]]a u njoj. Neke su atomske jezgre prirodno nestabilne i raspadaju se u dužem ili kraćem vremenskom intervalu (vrijeme poluraspada) a neke stabilne atomske jezgre mogu postati nestabilne nakon što na njih djeluju čestice velike energije. Alfa raspad se događa najčešće kod masivnih jezgri koje imaju prevelik omjer protona u odnosu na neutrone. Alfa čestica s dva protona i dva neutrona je vrlo stabilna konfiguracija [[nukleon]]a. Mnoge se jezgre masivnije od [[Olovo (element)|olova]] (> 106 u ili više od 106 [[Atomska jedinica mase|atomskih jedinica mase]]) raspadaju ovim raspadom. Najmanja [[atomska jezgra]] koja može zračiti alfa-čestice je [[telurij]] ([[Atomski broj|Z]] = 52), koji ima atomsku masu od 106 do 110. Kod alfa raspada atomska masa i redni brojevi jezgre se mijenjaju, što znači da atomska jezgra koja se raspada i jezgra nastala tim raspadom pripadaju različitim [[kemijski element|kemijskim elementima]], te stoga, imaju različita kemijska svojstva.<ref>[http://chem.grf.unizg.hr/media/download_gallery/2.predavanje_09..pdf] "Kemija I", chem.grf.unizg.hr, 2011.</ref>
 
До распада долази због нестабилности атомског језгра односно неуравнотеженог броја [[протон]]а и [[неутрон]]а у њему. Нека су атомска језгра природно нестабилна и распадају се у дужем или краћем временском интервалу (време полураспада), а нека стабилна атомска језгра могу постати нестабилна након што на њих делују честице велике енергије. Алфа распад се догађа најчешће код масивних језгара која имају превелик однос протона у односу на неутроне. Алфа честица с два протона и два неутрона је врло стабилна конфигурација [[нуклеон]]а. Многа се језгра масивнија од [[Олово|олова]] (> 106 у или више од 106 [[Атомска јединица масе|атомских јединица масе]]) распадају овим распадом. Најмања [[Атомско језгро|атомска језгра]] која могу зрачити алфа-честице је [[телуријум]] ([[Атомски број|З]] = 52), који има атомску масу од 106 до 110. Код алфа распада атомска маса и редни бројеви језгра се мењају, што значи да атомско језгро која се распада и језгро настало тим распадом припадају различитим [[хемијски елемент|хемијским елементима]], те стога, имају различита хемијска својства.<ref name=beiser>{{cite book |title=Concepts of Modern Physics |url=http://phy240.ahepl.org/Concepts_of_Modern_Physics_by_Beiser.pdf |year=2003 |publisher=McGraw-Hill |isbn=0-07-244848-2 |chapter=Chapter 12: Nuclear Transformations |pages=432–434 |edition=6th |author1=Arthur Beiser}}</ref>
Kad je omjer neutrona i protona u atomskoj jezgri određenih atoma prenizak, oni emitiraju alfa-česticu kako bi uspostavili ravnotežu. Na primjer: [[polonij]]-210 ima 126 neutrona i 84 protona što je omjer od 1,50 naprema 1. Nakon radioaktivnog raspada emitiranjem alfa-čestice, omjer postaje 124 neutrona naprema 82 protona ili 1,51 naprema 1. Budući da broj protona u jezgri određuje element, polonij-210 nakon emisije alfa čestice postaje [[Olovo (element)|olovo]]-206 koji je stabilan element.<ref>[http://www.nek.si/hr/o_nuklearnoj_tehnologiji/nuklearno_gorivo/od_rude_do_zutog_kolaca/] "Od rude do žutog kolača", Nuklearna elektrana Krško, 2011. (Pristupljeno 09.09.2012.)</ref>
 
Кад је однос неутрона и протона у атомском језгру одређених атома пренизак, они емитирају алфа-честицу како би успоставили равнотежу. На пример: [[полонијум]]-210 има 126 неутрона и 84 протона, што је однос од 1,50 према 1. Након радиоактивног распада емитовањем алфа честице, однос постаје 124 неутрона напрема 82 протона или 1,51 напрема 1. Будући да број протона у језгру одређује елемент, полонијум-210 након емисије алфа честице постаје [[олово]]-206 који је стабилан елемент.<ref>{{cite web|title=Yellowcake|url=https://www.nrc.gov/reading-rm/basic-ref/glossary/yellowcake.html|work=U.S. Nuclear Regulatory Commission|accessdate=12 April 2014}}
Atomi koji emitiraju alfa-čestice uglavnom su vrlo veliki atomi, tj. imaju visoke [[atomski broj|atomske brojeve]]. Mnogo je prirodnih i umjetnih radioaktivnih elemenata koji emitiraju alfa-čestice. Prirodni izvori alfa-čestica imaju atomski broj najmanje 82, uz neke iznimke. Najvažniji alfa emiteri su: [[americij]]-241 (Z = 95), [[plutonij]]-236 (Z = 94), [[uranij]]-238 (Z = 92), [[torij]]-232 (Z = 90), [[radij]]-226 (Z = 88), [[radon]]-222 (Z = 86). Alfa emiteri su prisutni u različitim količinama u gotovo svim stijenama, tlu i vodi. Nakon emisije, alfa čestice se zbog velike mase i električnog naboja gibaju relativno sporo (otprilike 1/20 brzine svjetlosti) i u zraku potroše svu energiju nakon nekoliko centimetara i tada vežu slobodne elektrone i postaju [[helij]].<ref>[http://eskola.hfd.hr/fiz_sva_stva/nek/fisija.html] "4.1 FIZIKA NEK-a - Fisija", Nuklearna elektrana Krško, e-škola, 2011. (Pristupljeno 09.09.2012.)</ref>
</ref><ref>{{cite web|title=Yellowcake|url=https://www.euronuclear.org/info/encyclopedia/y/yellow-cake.htm|work=European Nuclear Society nuclear glossary|accessdate=10 July 2017}}</ref> Атоми који емитују алфа честице углавном су врло велики атоми, тј. имају високе [[атомски број|атомске бројеве]]. Много је природних и вештачких радиоактивних елемената који емитују алфа честице. Природни извори алфа-честица имају атомски број најмање 82, уз неке изузетке. Најважнији алфа емитери су: [[америцијум]]-241 (-{Z}- = 95), [[плутонијум]]-236 (-{Z}- = 94), [[уранијум]]-238 (-{Z}- = 92), [[торијум]]-232 (-{Z}- = 90), [[радијум]]-226 (-{Z}- = 88), [[радон]]-222 (-{Z}- = 86). Алфа емитери су присутни у различитим количинама у готово свим стенама, тлу и води. Након емисије, алфа честице се због велике масе и електричног набоја крећу се релативно споро (отприлике 1/20 брзине светлости) и у ваздуху потроше сву енергију након неколико центиметара и тада вежу слободне електроне и постају [[хелијум]].<ref>[http://eskola.hfd.hr/fiz_sva_stva/nek/fisija.html "4.1 FIZIKA NEK-a - Fisija"], Nuklearna elektrana Krško, e-škola, 2011. (Pristupljeno 09.09.2012.)</ref>
 
==Својства алфа распада==
 
===Брзина и енергија алфа-честица===
У погледу почетне [[брзина|брзине]] алфа честица, енергије, домета, апсорпције и продорности кроз разне материје, као и способности [[јонизација|јонизације]] гасова, утврђено је да оне имају своје посебне особине, које зависе од природе радиоактивног елемента из којег потичу. Почетна брзина алфа-честица је различита за различите радиоактивне елементе и износи од 14 000 до 22 000 -{[[metar|km]]/[[sekunda|s]]}-, што је око 5 до 7,5% [[Брзина светлости|брзине светлости]]. Кинетичка [[енергија]] алфа-честица зависи од природе радиоактивног елемента из којег потиче и креће се од 4 до 10 -{M[[eV]]}-. У почетку се сматрало да све алфа честице, које емитују радиоактивни елементи, имају исту брзину, али су онда експерименти показали да један радиоактивни изотоп може да зрачи алфа честице различитих брзина или различитих [[кинетичка енергија|кинетичких енергија]]. Тако је познато да [[радијум]]-226 зрачи алфа честице са 4 енергетске групе: 7,68 -{MeV}-, 8,277 -{MeV}-, 9,066 -{MeV}- и 10,505 -{MeV}-.
U pogledu početne [[brzina|brzine]] alfa-čestica, energije, dometa, apsorpcije i prodornosti kroz razne tvari, kao i sposobnost za [[ionizacija|ionizaciju]] plinova, utvrđeno je da one imaju svoje posebne osobine, koje zavise od prirode radioaktivnog elementa iz kojeg potiču. Početna brzina alfa-čestica je različita za različite radioaktivne elemente i iznosi od 14 000 do 22 000 [[metar|km]]/[[sekunda|s]], što je oko 5 do 7,5% [[Brzina svjetlosti|brzine svjetlosti]].
Kinetička [[energija]] alfa-čestica ovisi od prirode radioaktivnog elementa iz kojeg potiče i kreće se od 4 do 10 M[[eV]]. Ispočetka se smatralo da sve alfa-čestice, koje emitiraju radioaktivni elementi, imaju istu brzinu, ali su onda pokusi pokazali da jedan radioaktivni izotop može zračiti alfa-čestice različitih brzina ili različitih [[kinetička energija|kinetičkih energija]]. Tako je poznato da [[radij]]-226 zrači alfa-čestice s 4 energetske grupe: 7,68 MeV, 8,277 MeV, 9,066 MeV i 10,505 MeV.
 
===Домет и апсорпција алфа-честица===
[[Ханс Гајгер]] је емпиријским путем утврдио зависност домета алфа честица, под [[Стандардни услови за температуру и притисак|стандардним притиском и температуром]], од њихове почетне [[брзина|брзине]]. Такође је Гајгер, заједно с [[Јохн Митчелл Нутталл|Џоном Наталом]], пронашао везу између [[Време полураспада|времена полураспада]], односно константе распадања ''λ'', неког радиоактивног елемента који зрачи алфа честице и њиховог домета у ваздуху, што се назива '''Гајгер-Наталов закон''':
[[Hans Geiger]] je empirijskim putem utvrdio ovisnost dometa alfa-čestica, pod [[Standardni tlak i temperatura|standardnim tlakom i temperaturom]], o njihovoj početnoj [[brzina|brzini]]. Također je Geiger, zajedno s Johnom Nuttallom, pronašao vezu između [[Vrijeme poluraspada|vremena poluraspada]], odnosno konstante raspadanja ''λ'', nekog radioaktivnog elementa koji zrači alfa-čestice i njihovog dometa u zraku, što se naziva '''Geiger-Nuttalov zakon''':
:<math>\ln\lambda=-a_1\frac{Z}{\sqrt{E}}+a_2</math>
 
gdeгде jeје: ''λ'' - konstantaконстанта raspadanjaраспадања (''λ = -{ln}- 2/[[vrijemeвреме poluraspadaполураспада]]''), -{''Z''}- – [[atomskiатомски brojброј]], -{''E''}- – ukupnaукупна [[kinetičkaкинетичка energijaенергија]] (alfa-česticeалфа честице iи atomskeатомског jezgreјезгра izиз kojeкога jeје nastalaнастала), teте a<sub>1</sub> iи a<sub>2</sub> - konstanteконстанте.
 
С обзиром на [[време полураспада]] радиоактивних елемената, утврђено је да нестабилни атоми с кратким животом зраче алфа честице велике енергије, велике брзине и великог домета. Домет алфа честице се креће од 28&nbsp;-{mm}- ([[торијум]]-232, време полураспада 1,39 x 10<суп>10</суп> [[година]]) до 86&nbsp;-{mm}- ([[полонијум]]-212, време полураспада 3 x 10<sup>−7</sup> [[секунда|секунди]]). Ни све алфа честице једног истог радиоактивног елемента немају исти домет. Генерално, од укупног броја алфа честица, највећи њихов део има исти домет, а мањи део има више снопова различитог домета. То значи, да се алфа честице, које емитује један исти извор, могу састојати из више група различитих брзина, односно енергија. Углавном се појављује [[Спектар (физика)|спектар]] алфа честица, састављен од две или више одвојених енергетских група.
S obzirom na [[vrijeme poluraspada]] radioaktivnih elemenata, utvrđeno je da nestabilni atomi s kratkim životom zrače alfa-čestice velike energije, velike brzine i velikog dometa. Domet alfa-čestice se kreće od 28&nbsp;mm ([[torij]]-232, vrijeme poluraspada 1,39 x 10<sup>10</sup> [[godina]]) do 86&nbsp;mm ([[polonij]]-212, vrijeme poluraspada 3 x 10<sup>−7</sup> [[sekunda|sekundi]]). Ni sve alfa-čestice jednog istog radioaktivnog elementa nemaju isti domet. Općenito, od ukupnog broja alfa-čestica, najveći njihov dio ima isti domet, a manji dio ima više snopova različitog dometa. To znači, da se alfa-čestice, koje emitira jedan isti izvor, mogu sastojati iz više grupa različitih brzina, odnosno energija. Uglavnom se pojavljuje [[Spektar (fizika)|spektar]] alfa-čestica, sastavljen od dvije ili više odvojenih energetskih grupa.
 
Иако алфа честице имају велику масу и енергију, ипак су њихови домети кратки, јер их [[хемијска материја|хемијске материје]] кроз које пролазе заустављају. Ово заустављање настаје због међуделовања позитивно набијених алфа честица и негативних [[електрон]]а из материја кроз које пролазе. При томе, електрони могу бити избачени из атома те материје, а потребну енергију даје алфа честица. Смањењем енергије алфа честице смањује се и њена брзина, а то омогућава да се електрони с њима састављају, па се тако добијају атоми [[хелијум]]а, који су електрично неутрални. Ипак, при томе кретању настаје врло јака [[јонизација]].<ref>{{cite book |url= http://www.skripta.info/danilo-feretic-uvod-u-nuklearnu-energetiku-pdf-download/ |title= Uvod u nuklearnu energetiku |author= Danilo Feretić |date= 2011 |publisher= Školska knjiga |isbn= 9530316933}}</ref>
Iako alfa-čestice imaju veliku masu i energiju, ipak su njihovi dometi kratki, jer ih [[Kemijska tvar|kemijske tvari]] kroz koje prolaze zaustavljaju. Ovo zaustavljanje nastaje zbog međudjelovanja pozitivno nabijenih alfa-čestice i negativnih [[elektron]]a iz tvari kroz koje prolaze. Pri tome, elektroni mogu biti izbačeni iz atoma te tvari, a potrebnu energiju daje alfa-čestica. Smanjenjem energije alfa-čestice smanjuje se i njena brzina, a to omogućava da se elektroni s njima sastavljaju, pa se tako dobivaju atomi [[helij]]a, koji su električki neutralni. Ipak, pri tome kretanju nastaje vrlo jaka [[ionizacija]].<ref>[http://www.fer.unizg.hr/_download/repository/UNE_compl_r1_-_ver_4_DF.pdf] "Uvod u nuklearnu energetiku", Prof. dr. sc. Danilo Feretić, 2011.</ref>
 
==== Јонизацијско зрачење ====
====Ionizacijsko zračenje====
Utvrđeno je da alfa-čestice koje zrače iz raznih radioaktivnih elemenata proizvode od 50 000 do 100 000 [[ion]]skih parova, na jedan [[centimetar]] [[zrak]]a, čime nastaje [[ionizirajuće zračenje]]. Ako se napravi dijagram koji će na apscisi imati udaljenost alfa-čestica od izvora zračenja, a na ordinati broj ionizacijskih parova koje stvaraju alfa-čestice na raznim udaljenostima od izvora, dobiva se '''Braggova krivulja'''. Na njenom završnom dijelu, vidi se znatan uspon, a zatim nagli pad.
 
Утврђено је да алфа честице које се зраче из разних радиоактивних елемената производе од 50 000 до 100 000 [[јон]]ских парова, на један [[центиметар]] [[ваздух]]а, чиме настаје [[јонизујуће зрачење]]. Ако се направи дијаграм који ће на апсциси имати удаљеност алфа честица од извора зрачења, а на ординати број јонизацијских парова које стварају алфа честице на разним удаљеностима од извора, добија се ''Брагова крива''. На њеном завршном делу, види се знатан успон, а затим нагли пад.
==== Tuneliranje ili tunelski učinak ====
{{Glavni|Tuneliranje}}
 
==== Тунелисање или тунелски учинак ====
Velika je poteškoća nastala da se objasni kako je moguće da alfa-čestice, čija [[kinetička energija]] iznosi pri izbacivanju iz radioaktivnih atomskih jezgri od 4 do 10 M[[eV]], da prođu kroz [[Potencijalna energija|potencijalnu]] energetsku barijeru, čije najveće vrijednosti kod elemenata s velikim atomskim brojem iznose oko 25 MeV. Prema [[Klasična mehanika|klasičnoj teoriji]], izlazi da alfa-čestice, koje se nalaze u unutrašnjosti atomske jezgre, ne mogu prodrijeti kroz barijeru i iz njega se osloboditi s energijom, koja je manja od energije potencijalne barijere.
{{Главни|Тунел ефекат}}
 
Велика је потешкоћа настала да се објасни како је могуће да алфа честице, чија [[кинетичка енергија]] износи при избацивању из радиоактивних атомских језгара од 4 до 10 -{M[[eV]]}-, прођу кроз [[Потенцијална енергија|потенцијалну]] енергетску баријеру, чије највеће вредности код елемената са великим атомским бројем износе око 25 -{MeV}-. Према [[Класична механика|класичној теорији]], излази да алфа честице, које се налазе у унутрашњости атомског језгра, не могу продрети кроз баријеру и из њега се ослободити с енергијом, која је мања од енергије потенцијалне баријере. Исто тако, тешко је било објаснити зашто радиоактивни елементи имају тако дуго [[време полураспада]], које на пример за [[радијум]]-226 износи 1600 [[година]]. То значи да се у тако дугом временском периоду, [[нуклеон]]и ([[протон]]и и [[неутрон]]и) морају држати заједно у [[атомско језгро|атомском језгру]], иако понекад спонтано, без спољашњих утицаја, два протона и два неутрона у облику алфа-честице буду избачена из ње.
Isto tako, teško je bilo objasniti zašto radioaktivni elementi imaju tako dugo [[vrijeme poluraspada]], koji na primjer za [[radij]]-226 iznosi 1600 [[godina]]. To znači da se u tako dugom vremenskom periodu, [[nukleon]]i ([[proton]]i i [[neutron]]i) moraju držati zajedno u [[atomska jezgra|atomskom jezgru]], iako ponekad spontano, bez vanjskih utjecaja, dva protona i dva neutron u obliku alfa-čestice budu izbačeni iz nje.
 
Тај проблем су [[Теорија|теоретски]] решили 1928. [[George Gamow|Џорџ Гамов]], а независно од њега [[Ronald Wilfred Gurney|Роналд Гурни]] и [[Edward Condon|Едвард Кондон]], развивши теорију [[Тунел ефекат|тунелисања]]. Према [[Квантна механика|квантној физици]] постоји вероватноћа да се алфа честица с одређеном енергијом, која је мања од енергије потенцијалне баријере, ослободи атомског језгра, кад дође до његове површине. Ова вероватноћа је већа ако је већа енергија алфа честице и ако је ширина баријере мања од вредности њене енергије. Алфа честица ће на неки начин добити довољну количину енергије од других нуклеарних честица, за свладавање потенцијалне баријере.
Taj problem su [[Teorija|teoretski]] riješili 1928. George Gamow, a neovisno o njemu Ronald Gurney i Edward Condon, razvivši teoriju [[Tuneliranje|tuneliranja]]. Prema [[Kvantna mehanika|kvantnoj fizici]] postoji vjerojatnost da se alfa-čestica s određenom energijom, koja je manja od energije potencijalne barijere, oslobodi atomskog jezgra, kad dođe do njegove površine. Ova vjerojatnost je veća ako je veća energija alfa-čestice i ako je širina barijere manja od vrijednosti njene energije. Alfa-čestica će na neki način dobiti dovoljnu količinu energije od drugih nuklearnih čestica, za svladavanje potencijalne barijere.
 
За алфа честице способне да доспеју до спољашње површине и да поновно буду убачене у атомско језгро, постоји учесталост. Вредност ове учесталости може се одредити дељењем величине [[полупречник]]а атомског језгра с процењеном брзином, којом се алфа честице крећу у атомском језгру. Будући да полупречник атомског језгра износи око 10<sup>−15</sup> [[metar|-{m}-]], а брзина алфа честице која се у њему креће износи око 10<sup>6</sup> -{m/[[sekunda|s]]}-, излази да алфа честица долази до спољашње површине приближно 10<sup>6</sup>/10<sup>−15</sup> = 10<sup>21</sup> пута у секунди, односно да она побегне из језгра након 10<sup>21</sup> покушаја. То је заправо суштина тунелског ефекта.
Za alfa-čestice sposobne da dospiju do vanjske površine i da ponovno budu ubačene u atomsko jezgro, postoji učestalost. Vrijednost ove učestalosti može se odrediti dijeljenjem veličine [[polumjer]]a atomske jezgre s procijenjenom brzinom, kojom se alfa-čestice kreću u atomskoj jezgri. Budući da polumjer atomske jezgre iznosi oko 10<sup>−15</sup> [[metar|m]], a brzina alfa-čestice koja se u njemu kreće iznosi oko 10<sup>6</sup> m/[[sekunda|s]], izlazi da alfa-čestica dolazi do vanjske površine približno 10<sup>6</sup>/10<sup>−15</sup> = 10<sup>21</sup> puta u sekundi, odnosno da ona pobjegne iz jezgre nakon 10<sup>21</sup> pokušaja. To je u stvari bit tunel efekta.
 
== Историја ==
 
[[Џорџ Гамов]] је 1928. године теоријски објаснио алфа распад преко тунел ефекта<ref>С. Мацура, Ј. Радић-Перић, АТОМИСТИКААтомистика, Факултет за физичку хемију Универзитета у Београду/Службени лист, Београд, (2004). pp. 514.</ref>. 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 [[квантна механика|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<ref>Е. В. Шпољскиј, АТОМСКААтомска ФИЗИКАфизика, Завод за издавање уџбеника СР Србије, Београд, 1963.</ref>.
 
== Токсичност ==
Преузето из „https://sr.wikipedia.org/wiki/Алфа_распад”