Partícula alfa

Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.
Ir para: navegação, pesquisa
Searchtool.svg
Esta página ou secção foi marcada para revisão, devido a inconsistências e/ou dados de confiabilidade duvidosa. Se tem algum conhecimento sobre o tema, por favor verifique e melhore a consistência e o rigor deste artigo. Pode encontrar ajuda no WikiProjeto Física.

Se existir um WikiProjeto mais adequado, por favor corrija esta predefinição.

A emissão alfa, desintegração alfa ou decaimento alfa é uma forma de decaimento radioativo que ocorre quando um núcleo atômico instável emite uma partícula alfa transformando-se em outro núcleo atômico com número atômico duas unidades menor e número de massa 4 unidades menor. A emissão alfa, portanto, é composta da mesma estrutura de núcleos do átomo de hélio. Uma emissão alfa é igual a um núcleo de hélio, que por sua vez, um núcleo atômico de hélio contém em seu interior dois prótons e dois nêutrons e a diferença entre a emissão alfa e o átomo de hélio é que na emissão alfa ela tem dois elétrons retirados da eletrosfera. Portanto, a partícula alfa tem carga positiva +2 (em unidades atômicas de carga) e 4 unidades de massa atómica.

História[editar | editar código-fonte]

Em 1896, o físico francês Antoine Henri Becquerel, em seus estudos sobre substâncias fosforescentes, verificou que compostos de urânio, causavam manchas escuras em chapas fotográficas, e mais tarde pode evidenciar que a radiação emitida pelo composto de urânio não era devida ao fenômeno de fosforescência e sim devido a radiação invisível emitida pelo composto de urânio, ou seja, o composto de urânio tinha uma atividade própria para emitir “raios” invisíveis. E a partir de 1898, o estudo da radioatividade começou realmente a se desenvolver e outros elementos radioativos foram descobertos, inclusive o rádio, de onde veio o nome “radioativo”.

Comprovou-se que um núcleo muito energético, por ter excesso de partículas ou de carga, tende a estabilizar-se, emitindo algumas partículas.

Ao desintegrar-se, os átomos dos elementos radioativos emitem energia na forma de radiação. A descoberta da radiação trouxe o conhecimento da existência das partículas subatômicas: os prótons e nêutrons (que compõem o núcleo do átomo) e os elétrons que se movimentam a altas velocidades.

Propriedades[editar | editar código-fonte]

As partículas são núcleos e e têm uma interação forte com a matéria, sendo rapidamente absorvidas.

A partícula escapa do núcleo com uma maior frequência do que outros núcleos menores, como o deutério, devido a sua energia de ligação (, ou por cada núcleo), comparando-se com o deutéron, . O Tunelamento Quântico é uma teoria capaz de explicar este fenômeno[1]

O decaimento alfa tem uma propriedade de decrescer o número atômico de massa A por 4 unidades. Assim, os produtos de uma cadeia de decaimentos alfa terão produtos cujas massas atômicas se diferenciam por quatro unidades. Temos quatro séries radioativas:

  • 1ª Série é dada pelos núcleos com número atômico divisível

por 4 e que, decaindo, perdem uma partícula alfa e ficam na mesma série.

  • 2ª Série Núcleos com número atômico dado por A = 4n + 1.
  • 3ª Série Núcleos com número atômico dado por A = 4n + 2.
  • 4ª Série Núcleos com número atômico dado por A = 4n + 3.

Na tabela , são mostradas essas séries. O Neptúnio já não pode mais ser encontrado na natureza, uma vez que seu tempo de vida é cerca de anos.Porém, podendo ser fabricado em laboratório.[1]

Núcleos também podem se desintegrar de dois modos.O bismuto (Bi) desintegra-se em uma taxa de 66,3% emitindo radiação e 33,7% emitindo partículas . A cadeia de desintegração ramifica-se assim: Um dos isótopos do rádio tem uma meia-vida de 5 horas.

Cadeia de Desintegração

O produto do decaimento do Urânio é o Tório.O processo dá-se por:

A energia cinética com a qual a partícula viaja, tendo a partícula alfa que sai do núcleo atômico provém da diferença de massas de repouso dos dois núcleos inicial e final.

Olhando a tabela de massas, temos

Essa, porém, não é a energia cinética da partícula alfa. Por causa da conservação de momento. O núcleo inicial tem momento nulo. Isto quer dizer que o estado final também tem que ter momento nulo, e portanto, existe um recuo do Th que custa energia, embora seja praticamente imperceptível dada a sua massa. Q é portanto a energia cinética total do sistema, isto é,

onde p é o momento da partícula alfa e que é igual ao do átomo de Th.

Colocando em evidência a massa da partícula alfa, temos

ou

Assim temos

Taxa de decaimento[editar | editar código-fonte]

Um modelo de explicação sobre a taxa de decaimento alfa foi proposto por George Gamow, onde se têm uma partícula formada no núcleo atômico com um potencial , que combina o seu potencial nuclear entro o núcleo (A-Z,Z-2) e a partícula alfa.[2]

Potencial decaimento alfa

O modelo também nos diz que a partícula alfa a um potencial constante no núcleo e ao potencial de coulomb fora do núcleo de raio R. A probabilidade de a partícula escapar do núcleo é dada por P=e, sendo

(Z)

Sendo P a probabilidade da partícula chegar na superfície do núcleo e 1 - P de continuar nele.

Em um modelo semi clássico, multiplicamos a probabilidade do escape pela frequência com que a partícula chega na superfície, temos assim

sendo v representando a velocidade com que a partícula alfa se move no núcleo, com isso dá-se a taxa de decaimento , é

Calculamos o expoente a partir da equação (Z) e fica assim:

Exemplo[editar | editar código-fonte]

que também pode ser escrito assim:

A partícula alfa é um núcleo de um átomo de hélio. Portanto, a partícula alfa ou “raio alfa’’ é um íon de carga 2+ com dois nêutrons e dois prótons, representado por 4He2+.[3]

As partículas alfa apresentam grande poder de ionização devido a sua carga. No entanto, seu poder de penetração é inferior ao da partícula beta, dos raios-X e dos raios gama.

Na altura em que foi descoberta a emissão do rádio 226 (1898), por Marie Curie e Pierre Curie, chamou-se ao fenómeno radioactividade ou emissão .

Às partículas emitidas deu-se o nome de partículas apenas por ser a primeira letra do alfabeto grego.

Posteriormente, verificou-se que essas partículas eram um núcleo de hélio, formado por 2 prótons e 2 nêutrons. As partículas emitidas apresentam energias bem definidas e podem ser utilizadas para caracterizar o núcleo de onde provêm.

Ver também[editar | editar código-fonte]

Referências

  1. a b Feynman; Mathew Sands (2008). Lições de Física de Feynman Edição Definitiva, A ed. Bookman [S.l.] p. 1798. ISBN 9788577802593. 
  2. Introdução à Física Nuclear 1 ed. UERJ [S.l.] 2009. p. 285. ISBN 9788575110157.  Parâmetro desconhecido |volumes= ignorado (|volume=) (Ajuda); |nome1= sem |sobrenome1= em Authors list (Ajuda)
  3. Johnston, James; Fauber, Terri L. (2015). Essentials of Radiographic Physics and Imaging (em inglês) 2ª ed. (Filadélfia, PA: Elsevier Health Sciences). p. 30. ISBN 0323339670. 

Bibliografia[editar | editar código-fonte]

  • Eisberg, Robert Resnick, Robert (1991), Física cuántica: Átomos, moléculas, sólidos, núcleos y partículas, México D.F.: Limusa. 968-18-0419-8.
  • Antonio Ferrer Soria, Física nuclear y de partículas, Universidad de Valencia.