Decadimento alfa

La particella alfa consta essenzialmente di un nucleo di elio con due protoni e due neutroni. Questa è la tipica equazione di un decadimento alfa:

È l’emissione caratteristica dei nuclidi con numero atomico superiore ad 83 quando il rapporto tra numero di neutroni e numero di protoni è inferiore a quello corrispondente alla fascia di stabilità. Dal paragrafo sulla legge del decadimento appare intuitivo pensare che la probabilità del decadimento è inversamente proporzionale al tempo di dimezzamento. Analizzando i nuclidi che decadono alfa si osserva che ad una minore energia di decadimento corrisponda un tempo di dimezzamento più lungo, ma risulta di notevole interesse che questo tempo di dimezzamento vari di più di venti ordini di grandezza al solo raddoppiare dell’energia. Analizzando i dati in loro possesso due ricercatori, Geiger e Nuttal, si spinsero a proporre una legge empirica che legava il logaritmo del tempo di dimezzamento all’inverso della radice dell’ energia Ea della particelle, cioè:

con k costante funzione del  radionuclide considerato. La legge di Geiger e Nuttal troverà la sua spiegazione con Gamow che interpreterà il processo di decadimento come il passaggio di una particella α attraverso la barriera di potenziale Coulombiana, processo proibito dalla meccanica classica ma consentito dalla meccanica quantistica (effetto tunnel). Essendo massiva e carica elettricamente (di due cariche positive), la particella α non riesce a penetrare a fondo nella materia; infatti una particella di questo tipo, con energia media di 5MeV,  può essere schermata da pochi centimetri di aria o da un foglio di carta e quindi non è in grado di oltrepassare nemmeno la parte superficiale dell’epidermide umana.

La particella α interagisce fortemente con gli atomi che incontra sul suo cammino, il che si traduce, oltre che nel limitato potere di penetrazione, in una densità di ionizzazione molto elevata.

Per questo motivo il problema maggiore quando si considerano radioisotopi alfa-emittenti riguarda la  contaminazione interna al corpo. Un esempio di un decadimento α è offerto dal che ha un rapporto neutroni/protoni 126/84=1,5; troppo basso. L’espulsione del nucleo di elio lo trasmuta in  alzando il rapporto a 124/82=1,51

AA