ما هو جسيم ألفا

جسيم ألفا

يُعرّف جسيم ألفا بأنّه جسيم موجب الشحنة ينبعث تلقائياً من بعض المواد المشعة، كما أنّه يشبه نواة ذرة الهيليوم -4، حيث إنّه يتكون من بروتونين ونيوترونين مرتبطين معاً، أي إنّه يمتلك كتلة أربع وحدات وشحنة وحدتين، ويُذكر بأنّ رذرفورد (بالإنجليزية: Ernest Rutherford) قد اكتشفه عام 1899، حيث استخدم رذرفورد وزملاؤه جسيمات ألفا لاستكشاف بُنية الذرات في صفائح معدنية رقيقة، وقد نتج عن هذا العمل وضع أول نموذج لمفهوم الذرة كنظامٍ صغيرٍ تدور فيه جسيمات سالبة الشحنة (الإلكترونات) حول نواة موجبة الشحنة، وقد كان ذلك عام 1909، وفي عام 1919 قام رذرفورد بإطلاق جسيمات ألفا على النيتروجين فتحوَّل بعدها إلى أكسجين، وكان ذلك أول تحولٍ نووي مفتعل.

خصائص جسيم ألفا

يكون الإشعاع الأيوني على ثلاثة أشكال، وهي: جسيمات ألفا، وجسيمات بيتا، وأشعة غاما، وتُعدّ جسيمات ألفا الأقل خطورةً بينها من ناحية التعرض الخارجي؛ وذلك لأنّها لا تخترق الجلد، كما يمكن للملابس أن توقفها، وعلى الرغم من ذلك يمكن تناولها أو استنشاقها على هيئة غاز الرادون، وفي هذه الحالة فإنّها تكون خطيرةً جداً، وقد تُسبّب سرطان الرئة.

تمتاز جسيمات ألفا بأنّها بطيئة وثقيلة مقارنةً مع أشكال الإشعاع النووي الأخرى، حيث إنّ سرعة انتقالها تتراوح بين 5-7% من سرعة الضوء، أو حوالي 20.000.000 م/ث، أمّا كتلتها فإنّها تعادل كتلة 4 بروتونات تقريباً.

كما تمتاز جسيمات ألفا بأنّها لا تقطع مسافاتٍ بعيدة، فغالباً ما يتمّ امتصاصها أو إيقافها في عمق 1-2 سم من الهواء، أو خلال نسيجٍ رقيق، وبالتالي فإنّها فعّالة لمسافةٍ قصيرةٍ فقط، وذلك لأنّها تستهلك طاقتها عند اصطدامها بالذرات الأخرى، ومن المواد المشعة التي تطلق جسيمات ألفا: الراديوم -226، والرادون -222، والبولونيوم -210.

انبعاث جسيمات ألفا

يحدث اضمحلال جسيمات ألفا (بالإنجليزية: Alpha-decay) أساساً عند حدوث الاضمحلال الإشعاعي للعناصر الثقيلة، خاصةً تلك العناصر الأثقل من الرصاص (عدده الذري 82)، مثل: الثوريوم (بالإنجليزية: thorium)، واليورانيوم (بالإنجليزية: uranium)، حيث تنبعث جسيمات ألفا مع عددٍ قليلٍ من الطاقات المنفردة والمميزة للمادة المشعة التي انبعثت منها، والتي تستخدم لتحديد طبيعة النويدات أو النظائر المشعة.

ويحدث اضمحلال جسيمات ألفا عندما تقل نسبة النيوترونات إلى البروتونات في النواة، فنظير البولونيوم -210 مثلاً لديه 126 نيوتروناً، و84 بروتوناً، ولكنّ النسبة بينهما تتغير لتصبح 124 نيوتروناً إلى 82 بروتوناً بعد الاضمحلال الإشعاعي وانبعاث جسيمات ألفا.