α衰变(英语:Alpha decay)是一种放射性衰变。当放射性核素发生α衰变时,会从原子核中射出一个α粒子,α粒子是由2个质子和2个中子组成的复合粒子,即氦-44
2
He
)的原子核。α衰变发生后,原子核的质量数(A)会减少4个单位,其原子序(Z)也会减少2个单位。[1][2]其通式为:

α衰变示意图

下面之反应式是α衰变的一个例子:铀-238通过发射α粒子的衰变形成钍-234的过程可表示为:[3][2]

上式也可写成下式:

α衰变亦有可能伴随γ射线的发射,例如钋-210α衰变为铅-206时有十万分之一的概率连带发生γ衰变,放出γ射线:[4][1]

理论上,比28号元素更重的原子核有机会发生α衰变。但实际上,已知会发生α衰变的放射性核素大多为原子序在82以上的元素。[1]铍-8外,目前已知可发生α衰变的最轻核素为锑-104104
51
Sb
)。[5]至于轻质量核素铍-88
4
Be
)会衰变成两个α粒子,是α发射体中的特例。

α衰变是一种核裂变,为簇衰变英语Cluster decay中最普遍的一种。如同其他簇衰变,α衰变涉及量子物理学中的隧穿效应。和β衰变不同的是α衰变是由强核力力场产生和控制。

一颗α粒子带有5百万电子伏特动能(约等于一颗α粒子的总能量的0.13%),其移动速度是每秒15,000公里,即是只达到5%光速(光速是时速1,079,252,848.8公里,每秒300,000公里);由于α粒子相对大的质量,其+2的电荷,以及相对慢的移动速度,它们非常容易和其他原子核等粒子反应并失去能量,因此α粒子在空气中移动几厘米的距离就会被吸收。

地球上大多数的氦气都是来自地下蕴藏的及其子核素α衰变产生的氦-4,并作为开采天然气的副产品被带至地表。

参阅

参考文献

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 叶锡溶 蔡长书. 放射化學(第二版). 台湾台北县: 新文京开发出版股份有限公司. 2008-03-26. ISBN 978-986-150-830-6 (中文(台湾)). 
  2. ^ 2.0 2.1 魏明通. 核化學. 五南图书出版股份有限公司. 2005. ISBN 978-957-11-3632-5. 
  3. ^ Suchocki, John. Conceptual Chemistry, 2007. Page 119.
  4. ^ 210PO A DECAY. Korea Atomic Energy Research Institute. (原始内容存档于2015-02-24). 
  5. ^ F.G. Kondev et al 2021 Chinese Phys. C 45 030001