Desintegració alfa

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Partícula alfa

La desintegració alfa és una forma de desintegració radioactiva on un nucli atòmic emet una partícula alfa i es transforma en un nucli amb 4 unitats menys de nombre màssic i dues unitats menys de nombre atòmic.

Pot ser considerada com l'emissió espontània de nuclis d'heli (des d'ara partícules α) {}^4_2\hbox{He}^{2+} a partir de nuclis d'àtoms més pesants, mitjançant un procediment de fissió nuclear espontània. Aquest fenomen es representa amb la següent equació:


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

Amb l'urani, per exemple:



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

Pot semblar que la primera equació no estigui equilibrada elèctricament però, en realitat, el nucli resultant després del procés ràpidament perd dos electrons en favor de la partícula alfa formant un àtom d'heli neutre.

Avui dia se sap que el nucli atòmic és un objecte aproximadament esfèric el diàmetre del qual és de l'ordre del femtòmetre i la seva estructura és el resultat de dos tipus d'interaccions: la nuclear forta i l'electromagnètica. A causa de la força nuclear, els protons s'enllacen amb els neutrons i aquests entre ells.

La força nuclear forta és molt intensa, però té molt poc abast. D'aquesta manera es formen configuracions de protons i neutrons o agregats dintre del nucli. Cada tipus d'agregat és més o menys estable depenent del tipus i quantitat de nucleons que contingui. La partícula alpha, de "massa" mc^2 =3727,378MeV, és un dels més estables i, per tant, pot existir com a tal dins del nucli pesant. Les partícules alfa resultants de la desintegració tenen una energia cinètica típica de l'ordre de 5 MeV (el que és ≈0.13% de l'energia total) i a una velocitat de 15,000 km/s

Potencial sofert per una partícula alfa en les proximitats del nucli.

Podem imaginar el fenomen com una partícula alfa atrapada en un pou de potencial generat per la resta de nucleons de l'àtom, on el potencial coulombià és dominant més enllà del ràdio de l'àtom. Clàssicament, si l'energia E de la partícula alfa fos superior a l'energia potencial V(r) de la barrera de potencial, sent r el ràdio nuclear, aquesta escaparia. Però, normalment, la partícula no podria escapar de l'àtom ja que hauria de superar la barrera coulombiana i es limitaria a rebotar dintre del nucli.

L'explicació del fenomen va ser la confirmació de l'efecte túnel predit per la mecànica quàntica i plantejat per George Gamow.

Toxicitat[modifica | modifica el codi]

En ser relativament pesades i carregades positivament, les partícules alfa tenen un recorregut lliure mitjà molt curt i perden ràpidament la seva energia cinètica a poca distància de la font. Això té com a conseqüència que es dipositi una gran quantitat d'energia (de l'ordre del MeV) en una zona petita, el que augmenta el risc de dany cel·lular en cas de contaminació interna. En general, la radiació alfa externa no és perillosa perquè les partícules són absorbides en uns pocs centímetres d'aire, o per la prima capa de pell morta d'una persona. Tocar una font alfa no sol ser nociu, però la seva ingestió, inhalació o introducció en el cos pot ser-ho, depenent de la quantitat incorporada a l'organisme.

La principal font natural de radiació alfa que ens afecta en l'escorça terrestre és el radó, un gas radioactiu que es troba en el sòl, l'aigua, l'aire i les roques.[1] En inhalar aquest gas, alguns dels seus productes de desintegració queden atrapats en els pulmons. Aquests productes al seu torn segueixen desintegrant-se, emetent partícules alfa que poden danyar les cèl·lules pulmonars.[2]

Probablement la mort de Marie Curie als 66 anys per leucèmia va ser causada per una exposició prolongada a altes dosis de radiació ionitzant. Curie va treballar freqüentment amb radi, que es desintegra en Radó,[3] desintegrant-se aquest al seu torn en altres elements radioactius que emeten radiació beta i gamma.

Degut al fet que tot l'heli que es troba en la Terra es produeix mitjançant desintegració alfa, aquest sol trobar-se en dipòsits minerals rics en urani o tori, extraient-se com a subproducte en els pous d'extracció de gas natural.

Referències[modifica | modifica el codi]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Desintegració alfa Modifica l'enllaç a Wikidata