アルファ崩壊は、α-崩壊とも呼ばれ、原子核がアルファ粒子 (ヘリウム核) を生成する放射性崩壊の一種です。質量数は 4、原子番号は 2 です。 2 つの陽子と 2 つの中性子で構成されるヘリウム 4 原子の原子核は、アルファ粒子と同じです。
アルファ粒子のエネルギーが分光学的に測定されるときはいつでも、ヘリウム イオンの放出によって鮮明な線スペクトルが生成されます。偶数アルファエミッターの最も強いアルファグループまたはラインは、常に娘の基底状態につながるものです。弱くてエネルギーの低い線は励起状態につながり、通常は多くの線が表示されます。
アルファ崩壊
アルファ崩壊は、特定の不安定な原子核がアルファ粒子を自発的に放出して余分なエネルギーを散逸させる放射性崩壊の一種です。アルファ粒子は 2 つの正電荷と 4 単位の質量を持っているため、正の核電荷または原子番号が 2 単位低く、質量が親よりも 4 単位低い子核を形成します。その結果、ポロニウム 210 (質量数 210、原子番号 84、84 個の陽子を持つ原子核) は、アルファ放出 (原子番号 82) によって鉛 206 に崩壊します。
特定の原子核から放出されるアルファ粒子の速度、つまりエネルギーは、アルファ粒子の特徴的な範囲または距離を決定する親原子核のパラメーターです。アルファ粒子は、光速の約 10 分の 1 の速度で放出されますが、あまり浸透しません。空気中の範囲はわずか数センチメートルです (約 400 万から 1000 万電子ボルトのエネルギー範囲に相当)。
主なアルファ放射体は、ビスマス (原子番号 83) よりも重い元素と、ネオジム (原子番号 60) からルテチウム (原子番号 83) までの希土類元素 (原子番号 71) です。アルファ崩壊半減期は、およそ 1 マイクロ秒 106) から約 1017 秒 (30 億年以上) の範囲です。
Ernest Rutherford は、磁場による放射線の偏向を観察することによって、アルファ崩壊を他の種類の放射線から初めて分離しました。アルファ粒子は電荷を持っているため、正の粒子と同じようにたわみます。
最も重い核種はアルファ崩壊を起こしやすい。理論的には、ニッケル (元素 28) よりもやや重い核でのみ発生する可能性があり、核子あたりの全体的な結合エネルギーが最大ではなくなり、核種が自発核分裂タイプのプロセスに対して不安定になります。このモードの崩壊は、ニッケルよりもはるかに重い核種でのみ検出されており、既知の最も軽いアルファ放射体は最も軽いテルル同位体です. 一方、ベリリウム-8は崩壊して2つのアルファ粒子になります.
クラスター崩壊の最も一般的なタイプはアルファ崩壊で、親原子が指定された核子の娘コレクションを放出し、決定された別の生成物を後に残します。明らかに非常に高い核結合エネルギーとアルファ粒子の比較的適度な質量のために、それは最も一般的な形態です.アルファ崩壊は、他のクラスター崩壊と同様に、本質的に量子トンネル現象です。それは、ベータ崩壊を除いて、強力な核力と電磁気力の両方の相互作用によって支配されています.
安全
特に浸透するわけではありませんが、放出されたアルファ粒子はその範囲が狭いため、組織内で急速に損傷を受ける可能性があるため、アルファ崩壊を受ける化学物質を摂取することは危険です。膜や生細胞との相互作用がこの害を引き起こします。図 は、さまざまな種類の放射線の透過のさまざまなレベルを表す図を示しています。
アルファ粒子の健康への影響は、どのようにさらされるかによって異なります。アルファエミッターが吸入されたり、食べられたり、血流に吸収されたりすると、長期的な健康への影響が生じる可能性があります.この害は、人のがんリスクを上昇させます。アルファエミッターを吸い込むと、ヒトに肺がんを引き起こすことが証明されています。人間のアルファ崩壊に関連する病気の最も一般的な原因の 1 つは、アルファ放射体であるラドンの吸入です。
用途と重要性
煙感知器では、アルファ崩壊を受ける放射性物質が使用されています。煙抑止剤の内部でアルファ粒子が放出されます。その結果、検出器内の空気がイオン化されます。検出器内の煙がこのアルファ線を吸収すると、イオン化が変化し、煙が存在する場合はアラームがトリガーされます。アルファ粒子は、アルファ粒子 X 線分光法 (APXS) と呼ばれる技術でも使用されます。この方法で岩石や土の元素組成を調べます。
結論
アルファ崩壊は、特定の不安定な原子核が余剰エネルギーを分散させるためにアルファ粒子を自発的に放出する放射性崩壊の一種です。アルファ粒子エネルギーが分光学的に測定されるときはいつでも、ヘリウム イオンの放出が鮮明な線スペクトルを生成します。偶数アルファ エミッターの最も強いアルファ グループまたは線は、常に娘の基底状態につながるものです。
