Alfa parçacığı

Alfa parçacığı (alfa, Yunan alfabesindeki ilk harf ile gösterilir, α) parçacık ışınları arasında yüksek derecede iyonlaştırıcı bir ışın formudur. İki proton ve iki nötronun helyum çekirdeğindekine benzer bağları sebebiyle He²⁺ olarak da gösterilir. Alfa parçacığının kütlesi 6.644656×10⁻²⁷ kg olup, 3.72738 GeV enerjiye denktir.

Alfa parçacığı, uranyum veya radyum gibi radyoaktif bir çekirdek tarafından "alfa ışınımı" olarak da bilinen bir işlem ile yayılır. Bu işlem çoğu zaman çekirdeği uyarılmış halde bırakır ve çekirdek fazla enerjiyi atmak için gama ışıması yapar. Beta ışınının tersine alfa ışınına, yüksek çekirdek çekim gücü etki eder. Aslında, alfa taneciklerinin çekirdeğin potansiyelinden kopmaya yetecek kadar enerjisi yoktur ancak, kuantum tünellemesi durumu, çekirdeğin potansiyelinden kaçmalarına izin verir.

Bir alfa parçacığı ışıdığında, 4 çekirdek parçacığının ayrılması sonucu, elementin atom kütlesi aşağı yukarı 4.0015 akb azalır. Atom numarası iki azalır, atom yeni bir element olur. Buna örnek olarak, Radyum elementinin alfa ışıması yaparak gaz olan Radon elementine dönüşmesi gösterilebilir.

Alfa parçacıklarının enerjileri yayımlandıkları atomun büyüklüğüne bağlı olarak değişse de çoğu taneciğin enerjisi 3 ila 7 MeV arasında seyreder. Bu, bir parçacık için yüksek bir enerji olsa da alfa parçacıklarının büyük kütleleri hızlarının yüksek olmasını engeller. Aslında hızları diğer radyoaktivite çeşitlerinden(β parçacıkları, γ-ışınları, nötrino, vs.) oldukça düşüktür. Yükleri ve büyük kütleleri sebebiyle alfa tanecikleri cisimler tarafından kolayca emilir ve havada sadece birkaç santimetre ilerleyebilir. Dokulu kâğıt ve insan derisinin dış tabakaları (yaklaşık 40 mikrometre ki bu birkaç hücre derinliğine eşittir) tarafından emilebilir ve kaynak yutulmaz veya solunmazsa sağlığa çok zararlı değillerdir. Bu büyük kütle ve emilebilirlik sebebiyle alfa ışınları vücuda girerlerse (kaynağın yutulması, solunması, vs.)iyonize edici radyasyonun en yıkıcı özelliklerini gösterirler. Yüksek dozlarda, radyasyon zehirlenmesinin bazı ya da tüm semptomlarının görülmesine sebebiyet verebilir. Alfa taneciğinin sebep olduğu kromozomal hasar, diğer radyasyon tiplerinin eşit dozlarda sebep oldukları hasardan yaklaşık 100 kat daha fazladır. Alfa ışınımı yapan polonyum-210 un sigara sebebiyle meydana gelen akciğer ve bağırsak kanserlerinde rol oynadığı tahmin ediliyor.

Çoğu duman dedektörü, ufak bir miktar amerikyum-241 içerir ve bu izotop alfa ışıması yapar. Bu izotop eğer yutulur ya da solunursa yüksek derecede tehlikelidir ancak kaynak kapalı tutulursa bu zarar en az olur. Çoğu belediye eski duman dedektörlerinin normal çöplerle birlikte atılmak yerine toplanmasını sağlayan programlar yürütmektedir.

Alfa tanecikleri doğal yayılmaları ama nükleer reaksiyonlarda rol oynayacak kadar enerji içermeleri, onları nükleer fiziğin ilk bilgi kaynaklarından yaptı.

Fizikçi Ernest Rutherford, J.J.Thomson 'un "üzümlü kek" atom modelinin kusurlu olduğunu göstermek için yaptığı deneyde, alfa taneciklerini ve bu tanecikler ile temas ettiği anda ışık veren altın bir folyo kullandı. Üzümlü kek atom modelinin doğru olduğunu varsayarak, pozitif yüklü alfa parçacıklarını altın yaprağa hedefledi. Teorik olarak alfa tanecikleri az bir açı ile yansıyacaktı. Ancak bazı alfa taneciklerinin tahmin ettiğinden çok daha değişik açılarda yansımasına bakarak atomun pozitif yüklü kısmının belli bir yerde toplandığı(ki sonradan bu parçaya nucleus/çekirdek adı verilecekti, o zamanlar nötronlar ve protonların ayrımı yapılamıyordu) ve buradaki pozitif yükün gelen alfa taneciklerini saptıracak kadar güçlü olduğu sonucuna vardı. Rutherford'un deneyi Bohr modeline ilham verdi. Daha sonraları modern atom teorisi ortaya çıktı.

1978'de, bilgisayar teknolojisi çiçeklenirken, DRAM'lardaki 'soft hatalar' Intel'in DRAM çiplerindeki alfa taneciklerine bağlanmıştı. Bu buluş, yarı iletken maddelerdeki radyoaktif elementlerin daha sıkı denetlenmesine yol açtı ve bu sorun büyük oranda çözülmüş sayıldı.

• Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph / Modern Physics (4.baskı) W. H. Freeman / 2002 id=ISBN 0-7167-4345-0