ΣΩΜΑΤΙΔΙΟ α

ΣΩΜΑΤΙΔΙΟ α

ΣΩΜΑΤΙΔΙΟ α

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Το σωμάτιο α είναι ένας πυρήνας ηλίου (⁴₂He).Αποτελείται δηλαδή  από δύο πρωτόνια και δύο νετρόνια.

Το σωμάτιο α είναι ένας πυρήνας ηλίου (⁴₂He).

 Η δομή αυτή έχει συνολικά μηδενικό σπιν και είναι ταυτόσημη με αυτήν ενός πυρήνα του ατόμου του 4He (⁴₂He).

Το σωμάτιο α αποτελείται από δύο πρωτόνια και δύο νετρόνια.

 Η μάζα του σωματιδίου είναι 6.644656×10-27 kg,που αντιστοιχεί σε ενέργεια 3.72738 GeV.

ΣΩΜΑΤΙΔΙΟ α

 Η εκπομπή σωματιδίων άλφα παρατηρείται στην πυρηνική φυσική όταν ένας ασταθής πυρήνας εκπέμπει ένα σωματίδιο άλφα για να οδηγηθεί έτσι σε μεταστοιχείωσή του σε κάποιον ελαφρύτερο.

Η εκπομπή σωματιδίων άλφα παρατηρείται στην πυρηνική φυσική όταν ένας ασταθής πυρήνας εκπέμπει ένα σωματίδιο άλφα για να οδηγηθεί έτσι σε μεταστοιχείωσή του σε κάποιον ελαφρύτερο

 Η "επιλογή" της απελευθέρωσης σωματιδίων άλφα και όχι κάποιου άλλου ελαφρού πυρήνα,όπως π.χ. πυρήνα υδρογόνου ή 3₂He,οφείλεται στο ότι το σωματίδιο άλφα έχει τη μεγαλύτερη ενέργεια σύνδεσης ανά νουκλεόνιο,σε σύγκριση με τους άλλους ελαφρείς πυρήνες.Έτσι,ο βαρύς πυρήνας για να οδηγηθεί σε σταθερότερη ενεργειακά κατάσταση,αποβάλλει ένα σωματίδιο άλφα και μεταστοιχειώνεται σε ελαφρύτερο και συνεπώς ενεργειακά ευσταθέστερο πυρήνα.

Ο βαρύς πυρήνας για να οδηγηθεί σε σταθερότερη ενεργειακά κατάσταση,αποβάλλει ένα σωματίδιο άλφα και μεταστοιχειώνεται σε ελαφρύτερο και συνεπώς ενεργειακά ευσταθέστερο πυρήνα

 Το φαινόμενο ονομάζεται διάσπαση άλφα και είναι ένας από τους τρεις τρόπους με τους οποίους ένα ραδιενεργό νουκλίδιο μπορεί να απελευθερώσει τμήμα της πυρηνικής του ενέργειας (οι άλλοι δύο:διάσπαση βήτα και ακτινοβολία γάμμα).Η ακτινοβολία σωματιδίων άλφα μπορεί να κατευθυνθεί εύκολα εξαιτίας του θετικού ηλεκτρικού φορτίου που έχουν και έτσι,η χρήση της,βρίσκει πολλές εφαρμογές στη φυσική.Εντούτοις,τα σωματίδια άλφα χαρακτηρίζονται από μικρή διεισδυτικότητα,με μία μέση διαδρομή μόνο μερικά εκατοστά στον αέρα μέχρι να ακινητοποιηθούν.

ΔΙΑΣΠΑΣΗ α

  Όταν συμβαίνει εκπομπή σωματίων α από ένα βαρύ πυρήνα, που λέγεται μητρικός, ο μαζικός αριθμός μειώνεται κατά 4 και ο νέος πυρήνας,που  λέγεται θυγατρικός, είναι  σταθερότερος.

Το φαινόμενο διάσπαση άλφα

 Δηλαδή ισχύει: 

   ^A_ZX → ^{A - 4}_{Z - 2}Y + ⁴₂He

 Ας θεωρήσουμε,για παράδειγμα,τη ραδιενεργό  διάσπαση α του ουρανίου (²³⁸₉₂U).

                                                                               ²³⁸₉₂U → ²³⁴₉₀Th + ⁴₂He 

 Παρατηρούμε ότι ο αριθμός των πρωτονίων στο αριστερό μέλος είναι ίσος με τον αντίστοιχο στο δεξιό μέλος (δηλαδή  92=90 +2),επειδή αυτό επιβάλλει η διατήρηση του φορτίου.

Όταν συμβαίνει μία διάσπαση α,η μάζα του μητρικού πυρήνα είναι μεγαλύτερη από το άθροισμα των μαζών του θυγατρικού πυρήνα και του σωματίου α

 Επίσης ο συνολικός μαζικός αριθμός στο αριστερό μέλος είναι ίσος με τον αντίστοιχο στο δεξιό μέλος (δηλαδή 238=234+4),επειδή αυτό επιβάλλει η διατήρηση του συνολικού αριθμού των νουκλεονίων.Θα δούμε και σε άλλες παραγράφους ότι οι διατηρήσεις αυτές πρέπει να ικανοποιούνται σε κάθε πυρηνική αντίδραση. 

Διάσπαση α τον U-238 σε Th-234 με ταυτόχρονη εκπομπή σωματίου α

 Όταν συμβαίνει μία διάσπαση α,η μάζα του μητρικού πυρήνα είναι μεγαλύτερη από το άθροισμα των μαζών του θυγατρικού πυρήνα και του σωματίου α.Κατά τη διάσπαση η διαφορά των μαζών εκδηλώνεται ως κινητική ενέργεια του θυγατρικού πυρήνα και του σωματίου α.