量子、原子與核物理(入門)

阿伐衰變

阿伐衰變(alpha decay)是一種放射性衰變,重原子核從中拋出一塊緊實、高速的碎片,稱為阿伐粒子,它其實就是一個氦核(兩顆質子和兩顆中子)。日常畫面:一個臃腫、過度擁擠的原子核,藉由吐出一小塊綁得很緊的碎片來減輕負擔。它回答的問題是:像鈾這樣巨大而不穩定的原子核,如何開始減重以變得更穩定?

精確地說,阿伐衰變中母核失去兩顆質子與兩顆中子,因此原子序 Z 減 2、質量數 A 減 4,變成一種不同、較輕的元素。用符號寫,原子核 (Z, A) 變成 (Z 減 2, A 減 4) 加上一個阿伐粒子。被拋出的阿伐粒子帶走動能,母核與產物之間的質量差已透過 E = m c^2 轉換成能量。阿伐粒子相對較重又帶兩個正電荷,所以速度慢、容易被擋下——一張紙或你皮膚的表層就能阻擋它。

為什麼重要:阿伐衰變是最重的天然元素(鈾、釷、鐳)一步步衰變、走向穩定的鉛的主要途徑。它是某些煙霧偵測器(鋂-241)的能量來源,也用於為深空探測器供電的放射性同位素發電機。誠實的提醒:雖然阿伐粒子從體外很容易被擋下,但吞入或吸入阿伐放射源就很危險,因為它會在近距離把全部能量直接沉積到活組織裡。

鈾-238(92 顆質子、146 顆中子)經阿伐衰變變成釷-234(90 顆質子、144 顆中子),並放出一顆阿伐粒子。這是一條漫長衰變鏈的第一步,最終止於穩定的鉛-206。

放出一個氦核:Z 減 2,A 減 4。

阿伐粒子在體外被紙或皮膚就能擋下,但吸入或吃進體內的阿伐放射源危害大得多,會把能量直接送進體內組織。

又称
alpha emissionα decayα 衰變