Алфа распад — разлика између измена
Садржај обрисан Садржај додат
м razne izmene; козметичке измене |
м Бот: исправљам преусмерења |
||
Ред 9:
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 [[
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. 4. 2014}}</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. 7. 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"] {{Wayback|url=http://eskola.hfd.hr/fiz_sva_stva/nek/fisija.html |date=20170205224130 }}, Nuklearna elektrana Krško, e-škola, 2011. (Pristupljeno 09.09.2012.)</ref>
Ред 16:
=== 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[[електронволт|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 ===
Ред 24:
где је: ''λ'' - константа распадања (''λ = -{ln}- 2/[[време полураспада]]''), -{''Z''}- – [[атомски број]], -{''E''}- – укупна [[кинетичка енергија]] (алфа честице и атомског језгра из кога је настала), те a<sub>1</sub> и a<sub>2</sub> - константе.
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> [[
Иако алфа честице имају велику масу и енергију, ипак су њихови домети кратки, јер их [[хемијска
==== Јонизацијско зрачење ====
Ред 35:
{{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[[електронволт|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.
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.
| |||