ذرات الفا

ذرات آلفا. ذرات آلفا در فیزیک از دو پروتون و دو نوترون دارای پیوند با هم ( مشابه هستهٔ هلیوم ) تشکیل شده است.
ذرات آلفا را در ابتدا به عنوان کم نفوذترین تابش هایی که از مواد طبیعی گسیل می شوند، شناسایی کردند. در سال ۱۹۰۳ ارنست رادرفورد نسبت بار به جرم آن ها را با استفاده از انحراف ذرات آلفایی حاصل از فروپاشی رادیوم در میدان های الکتریکی و مغناطیسی تعیین کرد. علی رغم مشکل بودن این آزمایش های اولیه، نتیجه رادرفورد ۲۵ درصد بیش از مقدار پذیرفته شده فعلی بود و در سال ۱۹۰۹ رادرفورد نشان داد همان طور که حدس زده می شد ذرات آلفا واقعاً از هسته های هلیوم تشکیل شده اند.
ساختمان این ذره پرانرژی که معمولاً از هسته های سنگین ناپایدار خارج می شود، مشابه هسته هلیوم طبیعی یعنی دارای دو ذره پروتون و دو ذره نوترون است. جرم آن کمی بیش از چهار واحد جرم اتمی و حامل دو بار الکتریکی مثبت است. هسته ناپایداری که از خود پرتو آلفا ساطع می کند و تبدیل به هسته دختری می شود که عدد اتمی آن دو عدد و عدد جرمی آن ۴ عدد کمتر از اعداد اتمی و جرمی هسته مادر است.
در هسته های سنگین آهنگ افزایش نیروی دافعه کولنی از نیروی بستگی هسته بر حسب افزایش z بیشتر می شود و عامل اصلی گسیل آلفا زا بر اساس دافعه کولنی می باشد. ذره آلفا ساختار پایدار و مقیدی دارد و در مقایسه با اجزای تشکیل دهنده آن جرمی نسبتاً کم دارد. در مقایسه با ذرات دیگر واپاشی خودبه خودی از لحاظ انرژی فقط برای ذره آلفا امکان پذیر است.
پرتو آلفا ضمن عبور از درون اتم ها آن ها را یونیزه یا تحریک می کند و در این عمل هر بار مقداری از انرژی خودش را از دست می دهد. به علت سنگین و پر انرژی بودن، ذره آلفا مجبور است که در طول مسیر کوتاهش همهٔ انرژی خود را از دست بدهد؛ یعنی شدت یونسازی آن خیلی زیاد است. برای بیان کمیت شدت یونسازی، یونسازی ویژه تعریف شده است که آن تعداد از یون هایی است که در هر سانتیمتر از طول مسیر پرتو به وجود می آید.
مقدار یونسازی ویژه هر پرتو تابع درجه حرارت محیط و انرژی و سرعت پرتوها است. چون در طول مسیر به مرور از سرعت و انرژی پرتو کاسته می شود لذا میزان یونسازی ویژه آن در ابتدا و در انتهای مسیر تفاوت زیادی دارد. در حقیقت علت این امر احتمال برخورد کمتر در سرعت های زیاد و احتمال بیشتر در سرعت های کمتر است.
قدرت نفوذ پرتوهای آلفا بسیار کم است. به طوری که برد پرانرژی ترین آن ها در هوا از چندین سانتیمتر تجاوز نمی کند. برای مثال مقدار آن در آب فقط به حدود چند میکرون است. اگر منبع رادیواکتیو پخش کننده پرتوهای آلفا در نقطه ای قرار داده شود و در مقابل آن آشکارساز مناسبی که به دستگاه شمارنده ای وصل است گذراده شود ملاحظه می شود که تا مدتی با افزایش فاصله بین منبع تشعشع و دتکتور، تعداد پرتوهایی که در فاصله زمانی مشخص به بعد از این تعداد به سرعت کاسته می شود و نهایتاً به صفر می رسد.