Phóng xạ alpha
Thỉnh thoảng một nguyên tố đặc biệt nặng sẽ phát ra một đám gồm hai proton và hai neutron thông qua sự phân rã alpha. Kết hợp đặc biệt này của proton và neutron chính là hạt nhân helium. Tuy nhiên, theo thuật ngữ phóng xạ, nó được gọi là hạt alpha. Việc loại bỏ các neutron và proton này làm biến đổi nguyên tử bố mẹ thành một nguyên tố khác. Ví dụ, phân rã alpha của uranium-238 tạo ra thorium-234.
Phóng xạ alpha chỉ có thể xảy ra nhờ một trong những hệ quả kì lạ của cơ học lượng tử. Mỗi hạt alpha cần khoảng 25 triệu eV để thoát khỏi năng lượng liên kết của hạt nhân, nó thông thường có giá trị từ 4 đến 9 triệu eV. Trong những trường hợp bình thường, năng lượng này sẽ bắt giữ nó bên trong hạt nhân, phía sau một bức tường năng lượng gọi là rào thế Coulomb. Tuy nhiên, mỗi hạt đều có một hàm sóng gắn liền và, nếu hàm sóng của hạt alpha nào đó mở rộng vượt rào thế Coulomb, thì có một xác suất nhỏ để nó xuất hiện bên ngoài rào thế. Hiện tượng này được gọi là sự chui hầm lượng tử.
Sự phân rã alpha của Americium-241
Phóng xạ beta
Như với hạt alpha, tên gọi hạt beta được dùng để chỉ một hạt mà chúng ta đã biết, song khi nó được phát ra bởi sự phân rã phóng xạ. Trong trường hợp này, hạt ấy là electron (và đôi khi là phản hạt của electron, positron).
Phóng xạ beta liên quan đến sự biến đổi một neutron thành proton và, ít gặp hơn, proton thành neutron. Mỗi hạt này được làm bằng ba quark: proton có hai quark up và một quark down, còn neutron có một quark up và hai quark down. Các quark up và down có năng lượng hơi lệch nhau một chút và có thể biến đổi qua lại. Trong phóng xạ beta trừ, một quark up biến đổi thành quark down, biến proton thành neutron đồng thời giải phóng một electron tích điện âm cộng với một phản neutrino. Phóng xạ beta cộng, ít gặp hơn, biến đổi một quark down thành quark up, biến neutron thành proton và giải phóng một positron tích điện dương và một neutrino. Vì tổng số lượng proton và neutron vẫn không đổi, nên nguyên tử chịu phóng xạ beta không biến đổi thành nguyên tố khác.
Vật lí Lượng tử Tốc hành | Gemma Lavender
Phần tiếp theo >>
