Алфа распад — разлика између измена
Садржај обрисан Садржај додат
. |
м Разне исправке; козметичке измене |
||
Ред 1:
[[Датотека:Alpha_Decay.svg|мини|250п|Шема алфа распада]]
[[
[[
[[
[[
'''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}- (тј. ≈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.
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
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.
== 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}-.
=== 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''':
:<math>\ln\lambda=-a_1\frac{Z}{\sqrt{E}}+a_2</math>
где је: ''λ'' -
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 -{mm}- ([[торијум]]-232, време полураспада 1,39 x 10<суп>10</суп> [[година]]) до 86 -{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.
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
==== Јонизацијско зрачење ====
Линија 33 ⟶ 32:
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.
==== Тунелисање или тунелски учинак
{{Главни|Тунел ефекат}}
Линија 69 ⟶ 68:
{{Commonscat|Alpha decay}}
* -{[http://www.ct.infn.it/~rivel/Didat/SilDet.pdf Alpha emitters by increasing energy (Appendix 1)]}-
* -{[[
* -{[http://nagysandor.eu/AsimovTeka/AlphaExamples/index_en.html Alpha decay with 3 animated examples] showing the recoil of daughter}-
| |||