Альфа-распад

Ядерные процессы

Радиоактивный распад Альфа-распад Бета-распад Кластерный распад Двойной бета-распад Электронный захват Двойной электронный захват Гамма-излучение Внутренняя конверсия Изомерный переход Нейтронный распад Позитронный распад Протонный распад Спонтанное деление Нуклеосинтез Термоядерная реакция Протон-протонный цикл CNO-цикл Тройной альфа-процесс Гелиевая вспышка Горение углерода Углеродная детонация Горение неона Горение кремния Нейтронный захват r-процесс s-процесс Захват протонов: p-процесс rp-процесс Нейтронизация Реакции скалывания

Альфа-распад атомного ядра

А́льфа-распа́д — вид радиоактивного распада ядра, в результате которого происходит испускание дважды магического ядра гелия ⁴He - альфа-частицы. При этом массовое число ядра уменьшается на 4, а атомный номер — на 2. Альфа-распад наблюдается только у тяжёлых ядер (атомный номер должен быть больше 82, массовое число должно быть больше 200). Альфа-частица испытывает туннельный переход через кулоновский барьер в ядре, поэтому альфа-распад является существенно квантовым процессом. Поскольку вероятность туннельного эффекта зависит от высоты барьера экспоненциально, период полураспада альфа-активных ядер экспоненциально растёт с уменьшением энергии альфа-частицы (этот факт составляет содержание закона Гейгера-Нэттола). При энергии альфа-частицы меньше 2 МэВ время жизни альфа-активных ядер существенно превышает время существования Вселенной. Поэтому, хотя большинство природных изотопов тяжелее церия в принципе способны распадаться по этому каналу, лишь для немногих из них такой распад действительно зафиксирован.

Скорость вылета альфа-частицы составляет от 9400 км/с (изотоп неодима ¹⁴⁴Nd) до 23700 км/с у изотопа полония ^212mPo). В общем виде формула альфа-распада выглядит следующем образом:

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

Пример альфа-распада для изотопа ²³⁸U:

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

Альфа-распад может рассматриваться как предельный случай кластерного распада.

Впервые альфа-распад был идентифицирован британским физиком Эрнестом Резерфордом в 1899 году. Одновременно в Париже французский физик Пол Виллард проводил аналогичные эксперименты, но не успел разделить излучения раньше Резерфорда. Первую количественную теорию альфа-распада разработал советский и американский физик Георгий Гамов.

Опасность для живых организмов

Будучи довольно тяжелыми и положительно заряженными, альфа-частицы имеют очень короткий пробег, и быстро теряют энергию на небольшом расстоянии от источника. Это приводит к тому, что вся энергия излучения высвобождается в малом объеме вещества, что увеличивает шансы повреждения клеток при попадании источника излучения внутрь организма. Однако, внешнее излучение довольно безвредно, поскольку альфа-частицы могут эффективно задерживаться несколькими сантиметрами воздуха, или листом бумаги, или даже роговым слоем эпидермиса. Даже прикосновение к источнику не слишком опасно, хотя многие источники альфа-излучения сопутствуются источниками бета- и гамма-излучений. Тем не менее, поступление источника внутрь организма приводит к значительному облучению.

См. также

• Альфа-частица
• Радиоактивный распад
• Бета-распад
• Кластерный распад