Zarah alfa

Zarah alfa (dinamakan menurut dan mewakili huruf pertama abjad Yunani yakni alfa, α; Jawi: ‏ذره الفا‎code: ms is deprecated ‎) terdiri daripada dua proton dan dua neutron terikat bersama membentuk sinaran zarah menyamai nukleus helium; denganitu, ia boleh ditulis sebagai He²⁺ or ⁴₂He. Ia adalah bentuk pancaran mengion tinggi bagi pancaran zarah, dan mempunyai tahap penembusan rendah. Jisim zarah alfa adalah 6.644656×10⁻²⁷ kg, yang menyamai dengan tenaga 3.72738 GeV. Cas alfa bersamaan dengan +2e, di mana e merupakan magnitud cas elektron, e=1.602176462x10⁻¹⁹C.

Zarah alfa dipantul oleh medan magnet.

Pancaran Alfa terdiri daripada nuklei helium-4 dan dihentikan dengan mudah oleh sehelai kertas. Pancaran Beta, terdiri daripada elektron, dihentikan oleh kepingan aluminium. Pancaran Gamma akhirnya diserap ketika ia menembusi jisim padat.

Penguraian Alfa

Zarah alfa dipancarkan oleh nuklei radioaktif seperti uranium atau radium dalam proses yang dikenali sebagai penguraian alfa. Kadang-kala ini meninggalkan nukleus dalam bentuk teruja, dengan pancaran sinar gama menyingkir tenaga berlebihan. Berbeza dengan penguraian beta, penguraian alfa diserdahanakan oleh kuasa nuklear kuat. Secara klasik, alfa tidak mempunyai cukup tenaga bagi melepasi potensi nukleus. Bagaimanapun, kesan terowong quantum membenarkan ia terbebas.

Apabila alfa dipancarkan, jisim atom unsur menurut sekitar 4.0015 u (unified atomic mass unit), akibat kehilangan 2 neutron dan 2 proton. Nombor atom bagi atom menurun sebanyak 2, akibat kehilangan 2 proton; atom berubah menjadi unsur baru. Sebagai contoh adalah apabila radium berubah menjadi gas radon akibat penguraian alfa.

Tenaga alfa berbeza, dengan alfa bertenaga lebih tinggi dipancarkan dari nuklei lebih besar, tetapi kebanyakan alfa mempunyai tenaga antara 3 dan 7 MeV. Ini merupakan tenaga yang tinggi bagi satu zarah, tetapi jisim tingginya bererti alfa mempunyai kelajuan lebih rendah (dengan tenaga kinetik biasaannya 5 MeV dengan kelajuan 15,000 km/s) berbanding dengan pancaran biasa jenis lain (zarah β, sinar gama, neutron, dll). Disebabkan casnya dan jisim besar, alfa diserap dengan mudah oleh jisim dan hanya mampu bergerak beberapa sentimeter di udara. Ia boleh diserap oleh kertas tisu atau lapisan luar kulit manusia (sekitar 40 mikrometer, bersamaan ketebalan beberapa sel) dan kebiasaannya tidak merbahaya kepada kehidupan kecuali sumbernya dihidu atau ditelan. Bagaimanapun, disebabkan jisim dan kadar penyerapannya yang tinggi, sekiranya pancaran alfa memasuki badan (kebanyakannya disebabkan bahan radioaktif telah ditelan atau dihidu), ia merupakan bentuk pancaran mengion yang paling merosakkan. Ia adalah yang paling mengion, dan dengan dos mencukupi ia mampu menyebabkan kesemua atau sebahagian simptom keracunan sinaran. Ia dianggarkan bahawa kerosakan kromosom akibat alfa adalah sekitar 100 kali ganda berbanding apa yang disebabkan oleh pancaran lain dalam jumlah yang serupa. Pemancar alfa polonium-210 disyaki memainkan peranan dalam menyebabkan penyakit barah paru-paru dan penyakit barah pundi kencing yang berkait dengan merokok tembakau.

Kebanyakan pengesan asap mengandungi sejumlah kecil pemancar alfa amerisium-241. Isotop ini amat merbahaya sekiranya dihidu atau dimakan, tetapi bahaya ini adalah minima sekiranya sumber pancaran kekal tertutup. Kebanyakan bandaran telah mengadakan program bagi mengumpul dan menglupuskan pengesan asap lama, dan tidak membiarkan ia dicampur dengan aliran sampah biasa.

Disebabkan alfa wujuk secara semulajadi, tetapi mempunyai tenaga cukup tinggi untuk terbabit dalam tindak balas nuklear, kajian mengenainya mendorong kepada kebanyakan pengetahuan awal mengenai fizik nuklear. Pakar fizik Ernest Rutherford terkenal kerana menggunakan alfa bagi merumuskan bahawa model puding Plum J. J. Thomson mengenai atom adalah asasnya silap. Dia melakukannya dengan menyepuh skrin yang berkilau apabila dihentam alfa dan kemudian mengelilingi sekeping kerajang emas dengan skrin ini. Dia kemudiannya membidik alfa kepada kerajang ini, dengan hipotesis bahawa, sekiranya menganggap model "puding plum" adalah tepat, alfa yang bercas positif hanya dipantul sedikit, atau langsung tidak, oleh cas positif tersebar. Ia didapati bahawa sesetengah alfa dipantul pada sudut lebih luas dari jangkaan, dengan sesetengahnya turut melantun kembali. Sungguhpun kebanyakan alfa menembusi seperti dijangka, Rutherford mengulas bahawa sedikit zarah yang dipantul serupa dengan menembak peluru meriam pada kertas tisu dan mendapati ia melantun kembali, sekali lagi dengan anggapan teori "puding plum" adalah tepat. Ia kemudiannya dipastikan bahawa cas positif bagi atom tertumpu kepada bahagian kecil ditengah atom, dengan itu menjadikan cas positif cukup padat bagi melantun sebarang alfa bercas positif yang cukup dekat dengan apa yang dikenali kemudian sebagai nukleus (pada masa itu ia tidak diketahui bahawa alfa itu sendiri merupakan nuklei mahupun kewujupan proton atau neutron diketahui). Ujikaji Rutherford akhirnya membawa kepada model Bohr dan kemudian model mekanikal-gelombang moden bagi ataom.

Dalam teknologi komputer, "ralat lembut ingatan capaian rawak dinamik" (Dynamic random access memory soft errors) dikaitkan dengan zarah alfa pada 1978 pada cip DRAM Intel. Jumpaan ini membawa kepada kawalan ketat bagi unsur radioaktif dalam pembungkusan bahan radioaktif semikonduktor, dan masalah tersebut dianggap 'selesai'.

Lihat juga

• Zarah beta
• Sinar kosmos
• Senarai bahan pemancar alfa
• Fizik nuklear
• Fizik zarah
• Radioaktif
• Isotop radioaktif
• Penguraian radioaktif
• Sinar:
  • Sinar gama
  • Sinar delta
  • Sinar epsilon

Rujukan

• Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph (2002). Modern Physics (4th ed.). W. H. Freeman. ISBN 0-7167-4345-0.CS1 maint: multiple names: authors list (link)