Alfa raspad

Izvor: Wikipedia

Alfa raspad je oblik radioaktivnog raspada u kojem se atomsko jezgro izbacivanjem alfa čestice (atomskog jezgra helijuma) preobraća u jezgro sa masenim brojem, A, manjim za 4 jedinice i naelektrisanjem, Z manjim za 2 jedinice:


{}^{A}_{Z}\hbox{X}\;\to\;{}^{A-4}_{Z-2}\hbox{Y}\;+\;{}^4_2\hbox{He}^{2+},


Na primer, raspad uranijuma (U) se predstavlja nuklearnom reakcijom:


{}^2{}^{38}_{92}\hbox{U}\;\to\;{}^2{}^{34}_{90}\hbox{Th}\;+\;{}^4_2\hbox{He}^{2+},

što se piše i kao:


{}^{238}\hbox{U}\;\to\;^{234}\hbox{Th}\;+\;\alpha.

Ili, raspad radijuma (Ra):


{}^2{}^{26}_{88}\hbox{Ra}\;\to\;{}^2{}^{22}_{86}\hbox{Rn}\;+\;{}^4_2\hbox{He}^{2+},

ili:


{}^{226}\hbox{Ra}\;\to\;^{222}\hbox{Rn}\;+\;\alpha.

(Pojednostavljeni izrazi u kojima se naeletrisanje jezgra ne pojavljuje eksplicitno češće se koriste jer na prvi pogled kompletne jednačine izgledaju po naeletrisanjima neuravnotežene. U stvari, uzmaklo jezgro potomka vrlo brzo gubi svoja dva elektrona a na nekom drugom mestu zaustavljena alfa čestica prima dva elektrona i prelazi u neutralni atom helijuma.) Dakle, u gornjim reakcijama očuvani su kako brojevi nukelona (neutrona, protona) tako i broj elektrona.

Alfa-raspad se u suštini može smatrati cepanjem atomskog jezgra (nukearna fisija) gde se jezgro roditelj cepa na dva potomka od kojih je jedan helijum. Alfa-raspad se odvija pomoću tunel efekta. Za razliku od beta-raspada alfa-raspad se odvija pod uticajem jake sile.

Alfa čestice imaju kinetičku energiju reda 5 MeV (t.j., ≈0,13% njihove totalne energije koja iznosi 110 TJ/kg) i brzinu od 15.000 km/s (što odgovara brzini približno 0,05c). Uprkos tome, alfa-čestice se u vazduhu zaustavljaju na putanji od nekoliko santimetara.

Zbog postojanja alfa-raspada, skoro celokupna količina helijuma nastalog na Zemlji potiče iz naslaga minerala koji sadrže uranijum i torijum a na površinu izlazi kao nusproizvod u proizvodnji prirodnog (zemnog) gasa.

Istorija[uredi - уреди]

Džordž Gamov je 1928. godine teorijski objasnio alfa-raspad preko tunel efekta[1]. Po njegovom modelu, alfa-čestica je zarobljena u potencijalnoj jami atomskog jezgra. Prema klasičnoj fizici, njen izlazak iz potencijalne jame nije moguć, međutim, saglasno tada tek otkrivenim principima kvantne mehanike postoji malena, ali veća od nule, verovatnoća za tunelovanje čestice kroz barijeru. Na taj način alfa-čestica, uprkos klasičnoj zabrani, uspeva da napusti jezgro.

A Ernest Raderford (Ernest Rutheford) je još 1903. dokazao da je alfa čestica naeletrisana a kasnije i da se radi o atomskom jezgru helijuma[2].

Toksičnost[uredi - уреди]

Alfa čestice ("alfa zračenje") koje emituju radioaktivni izotopi predstavljaju jedan od najopasnijih oblika zračenja ako se takvi izotopi nađu u ljudskom telu. Kao i sve teške nelektrisane čestice alfa-čestice u gustoj sredini gube energiju na vrlo malim rastojanjima od izvora. Zbog toga su u biološkim sistemima izuzetno destruktivne. S druge strane, spoljašnje ozračivanje "alfa-zracima" nije štetno jer čestice kompletno zaustavlja mikrometarski tanak sloj izumrlih ćelija kože kao i nekoliko santimetara vazduha. Međutim, ako se izvor alfa-čestica unese u organizam, udisanjem, gutanjem, injetiranjem ili prodorom kroz kožu (šrapnel, vatreno zrno) on postaje ozbiljna opasnost za ugroženi organizam.

Prilično rasprostranjen izvor alfa-zračenja je radon, radioaktivni gas koji se nalazi u prirodi i zemljištu, stenama a ponekad i podzemnim vodama. Kada se gasoviti radon udahne nešto atoma se zadrži u unutrašnjosti pluća i nakon izdisaja. Tako zadržana jezgra se vremenom u plućima raspadaju emitujući alfa-čestice koje oštećuju okolno tkivo.[3] Šrapneli od artiljerijskih zrna napravljenih od osiromašenog uranijuma predstavljaju još jedan rizik po ljudsko zdravlje.

Prva žrtva ozračivanja alfa-česticama je Marija Kiri čija je leukemija prouzrokovana dugotrajnom izlaganju alfa-emiterima sa kojima je godinama radila.

U novije vreme, poznato je da je smrt ruskog špijuna Aleksandra Litvinenka, uzrokovana trovanjem polonijumom-210 (Po-210) koji je jak izvor alfa čestica.

Literatura[uredi - уреди]

  1. S. Macura, J. Radić-Perić, ATOMISTIKA, Fakultet za fizičku hemiju Univerziteta u Beogradu/Službeni list, Beograd, 2004., str. 514.
  2. E.V.Špoljskij, ATOMSKA FIZIKA, Zavod za izdavanje udžbenika SR Srbije, Beograd, 1963.
  3. EPA Radiation Information: Radon. October 6 2006, http://www.epa.gov/radiation/radionuclides/radon.htm, Accessed Dec. 6 2006

Vidi još[uredi - уреди]