Alfasönderfall

Alfasönderfall är en form av radioaktivt sönderfall där en kärna av ett tungt ämne avger en alfapartikel, som består av två protoner och två neutroner. Efter utsändningen bildas en ny kärna med atomnummer Z–2 och masstal A–4. Energin som frigörs kallas Q-värdet och ligger vanligtvis i intervallet cirka 4–8 MeV. Eftersom alfapartikeln är massiv och har hög laddning övervinner kärnan endast med hjälp av kvantmekanisk tunnling genom Coulombbarriären.

Alfasönderfall förekommer främst i tunga isotoper där bindningsenergin gör det gynnsamt. Denna process sker i huvudsak genom kvantmekanisk tunnling; övergången över barriären är möjlig trots att den klassiskt sett är oförklarad. Den resulterande kärnan får ofta ett exciterat tillstånd som deexciteras via gammastrålning.

Halveringstiderna varierar stort, från bråkdelen av en sekund till miljontals år, beroende på isotop och omständigheter. Alfapartiklarna själva har låg räckvidd i materia och stoppas av papper eller hud, men de är mycket joniserande och skadliga om de tas upp i kroppen.

Exempel: U-238 sönderfaller till Th-234 genom alfa-sönderfall (halveringstid cirka 4,47 miljarder år); U-235 sönderfaller till Th-231 (cirka 703 miljoner år); Po-210 sönderfaller till Pb-206 (cirka 138 dagar). Alfa-sönderfall är viktigt inom geokronologi, kärnteknik och radioprotektiva frågor.

Observation och mätning sker med alpha-spektroskopi eller detektorer som registrerar alfapartikelns energi. Alfapartiklarna har hög jonisering men begränsad penetrering, vilket påverkar hur de mäts och hur de hanteras i arbetsmiljöer.