Alfa-yemirilish

Alfa-(α)-yemirilishning kashf etilish va uni o’rganish tarixi E. Rezerford nomi bilan bog’liq. α -yemirilish, α-zarra degan nomlarni ham E. Rezerford taklif etgan. Bu voqea radiaktivlik kashf etilganidan keyin bir oz vaqt o’tgach sodir bo’ldi, bunda Rezerford uran tuzlarining nurlanishini endi tekshira boshlagan edi. Tajribalar bu nurlanish bir jinsi emasligini ko’rsatdi. Uning bir qismini yupqa alyuminiy folga yutar, boshqa qismi esa undan bemalol o’tib ketar edi. Olim ularni mos ravishda α-va β-nurlar deb atadi. Biroz keyinroq nurlanishning yana bir tarkibiy qismi aniqlandi, u yunon alfavitining uchinchi harfi bilan γ-nurlar deb ataldi (Beta-yemirilish,Gamma-nurlanish)

α-zarralar Rezerford uchun uzoq yillar davomida atom yadrolarini tekshirish uchun yagona qurol bo’ladi (Atom) -zarralarning tabiatini aniqlashda ham u birinchi bo’ldi. -zarra har ikki elektronini yo’qotgan geliy-4 atomi yadrosi ekanligi aniqlanadi: α 

Ikkita proton va ikkita neytrondan iborat geliy-4 yadrosi eng oddiy va barqaror yadrolardan biridir. Undagi zarralar shuningdek mustahkam bog’langanki, boshqa ko’pgina yadrolar energetik jihatdan α-zarralarga va yancha yengil yadroga yemirilib ketishi mumkin edi. Biroq bunday bo’lmadi. Faqat og’ir elementlar: uran, radiy, toriy va ba’zi boshqa elementlar yemiriladi.

Yadrolarning α-yemirilishga qarshi mustahkamligi g’oyat qiziqarlidir, uni aniqlashda ham Rezerford ishtirok etdi. U birinchi bo’lib, α-yemirilish klassik fizika qonunlariga ko’ra mavjud bo’lishi mumkin emasligiga e’tibor beradi. Haqiqatdan ham, α-zarrani og’ir yadro chiqaradi va u bunda 10 MeV dan ortiq bo’lmagan kenetik energiyaga ega bo’ladi. Endi zarra shunday energiya bilan orqaga, yadro ichiga kirmoqchi bo’lganini faraz qilmaylik, deb o’yladi Rezerford. Bu mumkin emas ekan. U yadroga yaqin kela olmaydi va yadro kuchlari ta’siri sohasiga kira olmaydi, chunki bunga elektrostatik itarish kuchi xalaqit beradi.

Yadroga kirish uchun zarraning energiyasi biror kritik kattalikdan, ya’ni potensial to’siq dan ortiq bo’lishi kerak. To’siq kattaligi Ba ni bunday baholash mumkin:  bunda yeZ-yadro zaryadi, 2e-α-zarra zaryadi, R_ya radiusi. Uranga yaqin yadrolar uchun Va ning qiymati 30 MeV bo’ladi. Demak, tabiat to’g’ri jarayonga ruxsat berib (α-yemirilishi), teskarisini (zarraning yadroga kirishini) man etibdida? Ammo o’sha davrgacha fiziklar uchratgan hamma hodisalarda, birinchi jarayonining mavjud bo’lishi ikkinchisining mavjud bo’lishini shart qilib qo’yardi. Xuddi shu hol Rezerfordni ajablantirdi.

Buni kvant mexanika tushuntirib berdi. Klassik mexanikadan farqli ravishda u zarraning to’siqdan o’tishiga-tunnel o’tishga yo’l qo’yadi (Tunnel effekt). Tunnel o’tish yordamida α-zarra og’ir yadroga kirishi mumkin. U holda xuddi shunday o’tish yordamida α-yemirilish ham amalga oshishi aniq bo’ladi. Kvant mexanika to’g’ri va teskari jarayonlarning teng huquqli ekanini tikladi va α-yemirilish sodir bo’lmaydi.

α-aktiv yadrolar uchun yarim yemirilish davri (yadrolar yarimining yemirilish davri) to’siqning sig’diruvchanligiga bog’liq holda, juda keng oraliqlarda-7,13•10⁸ yildan (uran-235) 3•10^-7s gacha (poloniy-212) o’zgaradi.

Tabiiy radioaktiv izotoplar uchun a-zarralarning energiyasi 2-8 MeV oraliqlarda, tezligi 10⁷ m/s atrofida havoda yugurishi bir necha santimetr bo’ladi.

Zamonaviy zaryadlangan zarralar tezlatkichlari-siklotronlar, fazotronlarda-α-zarralarni yuqoridagidan yuzlab marta katta energiyagacha tezlatish mumkin.