Heliumkärna

Heliumkärna, också kallad alfacille eller alpha-partikel i populärvetenskap, är kärnan hos helium-4. Den består av två protoner och två neutroner och har elektrisk laddning +2e samt masstal 4. I kvantspråk är heliumkärnan i vanligt liv 0+ och saknar utskrivna bundna exciterade tillstånd under normala omständigheter.

Den är mycket stabil och starkt bunden. Bindningsenergien för helium-4 är cirka 28,3 MeV per kärna, vilket gör den till en av de mest välbundna kärnorna i naturen. På grund av sin sammansättning är den kompakt och har hög joniseringsförmåga men lågt genomsläpp i materia jämfört med tunga laddade partiklar.

Heliumkärnor uppträder naturligt i flera sammanhang. De bildas när tunga kärnor genomgår alfa-sönderfall och frigör en heliumkärna som senare kan fånga elektroner för att bli heliumatomer. I stjärnor bildas heliumkärnor i processer som proton–proton-kedjan och helium-syntes under senare faser.De används även inom kärnfysik och medicinska forskningsmiljöer som projektiler i alpha-kollisionsexperiment och i vissa riktade terapier under kontrollerade former.

Säkerhet och användning präglas av kärnans höga joniseringseffektivitet och låga penetrationsförmåga i vätska och vävnad. Det gör att ofrivillig exponering är farlig vid inandning eller intag, medan trygga laboratorieförhållanden möjliggör användning i experiment och utbildningssyften. Heliumkärnan är därmed en central komponent i studier av kärnkrafter och i förståelsen av stjärnornas nucleosyntes.