Διάσπαση άλφα

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια

Πίνακας περιεχομένων

[Επεξεργασία] Γενικό Σχήμα

Το γενικό σχήμα της άλφα διασπασης είναι

(Z,A) \to (Z-2,A-4) + {}_{2}^{4}\!He + Q.

Δηλαδή ένα άτομο με ατομικό αριθμό Z \, και μαζικό αριθμό A \, διασπάται σε ένα άλλο άτομο με αριθμούς Z-2 \, και A-4 \, αντίστοιχα, ενώ παράλληλα εκπέμπεται ένας πυρήνας ηλίου και θερμότητα Q \,. Από την ισοδυναμία μάζας - ενέργειας και την αρχή διατήρησης της μάζας, είναι προφανές ότι η θερμότητα Q \, θα ισούται με to υπόλοιπο της αφαίρεσης m_{Z-2,A-4} \, από τη μάζα m_{Z,A} \,.

Τυπικό παράδειγμα διάσπασης άλφα είναι η διάσπαση του {}_{92}^{238}\!U (ουράνιο-238).

{}_{92}^{238}\!U \to {}_{90}^{234}\!Th + {}_{2}^{4}\!He

Κατά τη διάσπαση αυτή απελευθερώνονται 5.4 MeV. Εάν δεν εκπεμπόταν το σωματίδιο άλφα (μέσω ακτινοβολίας άλφα), θα έπρεπε να προσφερθεί ενέργεια της τάξεως των 9.6 eV.

[Επεξεργασία] Μέτρηση της ενέργειας των σωματιδίων άλφα

Η μέτρηση της ενέργειας γίνεται με τους παρακάτω τρόπους:

[Επεξεργασία] Μαγνητική απόκλιση

Τα σωματίδια εισέρχονται σε αεροστεγή θάλαμο στον οποίο υπάρχει μαγνητικό πεδίο, αφού πρώτα επιταχυνθούν από διαφορά δυναμικού. Βασιζόμενοι στην σχέση {m\cdot u^2 \over R} = q \cdot u \cdot B, και αφού υπολογίσουμε την απόκλιση τους από την τροχιά τους (η διάταξη διαθέτει υποδεκάμετρο), μετρούμε τον λόγο q \over M, δηλαδή τον λόγο του φορτίου πρός τη μάζα του σωματιδίου και έτσι το ταυτοποιούμε.

[Επεξεργασία] Ανάλυση ύψους παλμών

Υπάρχουν πολλοί απαριθμητές των οποίων το σήμα είναι ανάλογο της ενέργειας που αποτίθεται σε αυτούς από τα ιονιστικά σωματίδια. Πάνω στην αρχή αυτή εδράζεται και η μέτρηση της ενέργειας των σωματιδίων άλφα. Η μέθοδος αυτή προτιμάται από τους επιστήμονες σε βάρος της μαγνητικής απόκλισης αφού:

  1. Είναι πιο οικονομική
  2. Διαθέτει μεγαλύτερη ευχρηστία
  3. Δίνει αποτελέσματα πιο ακριβή και με μεγαλύτερη διακριτική ικανότητα. Τόσο η ακρίβεια, όσο και η διακριτική ικανότητα, εξαρτώνται από το είδος του χρησιμοποιούμενου απαριθμητή, αλλά σε γενικές γραμμές προτιμάται από την μαγνητική απόκλιση.
  • Μεγαλύτερη διακριτική ικανότητα του οργάνου μέτρησης σημαίνει πως είναι ευκολότερο να διακριθούν παραπλήσιες ενέργειες.

[Επεξεργασία] Εμβέλεια των σωματιδίων άλφα

Σαν εμβέλεια των σωματιδίων άλφα ορίζεται το μήκος που διανύει το σωμάτιο από την πηγή μέχρις ότου η κινητική του ενέργεια να μηδενιστεί. Η εμβέλεια εξαρτάται από τη μέθοδο μέτρησης που θα χρησιμοποιηθεί. Εκ φύσεως, είναι αδύνατο να μετρήσουμε την εμβέλεια μόνο ενός σωματιδίου και γι'αυτό ορίζουμε τα παρακάτω μεγέθη:

  1. Μέση εμβέλεια
  2. Ιονιστική εμβέλεια
  3. Από προέκταση εμβέλεια