α衰變(英語:Alpha decay)是一種放射性衰變。當放射性核種發生α衰變時,會從原子核中射出一個α粒子,α粒子是由2個質子和2個中子組成的複合粒子,即氦-44
2
He
)的原子核。α衰變發生後,原子核的質量數(A)會減少4個單位,其原子序(Z)也會減少2個單位。[1][2]其通式為:

α衰變示意圖

下面之反應式是α衰變的一個例子:鈾-238通過發射α粒子的衰變形成釷-234的過程可表示為:[3][2]

上式也可寫成下式:

α衰變亦有可能伴隨γ射線的發射,例如釙-210α衰變為鉛-206時有十萬分之一的機率連帶發生γ衰變,放出γ射線:[4][1]

理論上,比28號元素更重的原子核有機會發生α衰變。但實際上,已知會發生α衰變的放射性核種大多為原子序在82以上的元素。[1]鈹-8外,目前已知可發生α衰變的最輕核種為銻-104104
51
Sb
)。[5]至於輕質量核種鈹-88
4
Be
)會衰變成兩個α粒子,是α發射體中的特例。

α衰變是一種核分裂,為簇衰變英語Cluster decay中最普遍的一種。如同其他簇衰變,α衰變涉及量子物理學中的穿隧效應。和β衰變不同的是α衰變是由強核力力場產生和控制。

一顆α粒子帶有5百萬電子伏特動能(約等於一顆α粒子的總能量的0.13%),其移動速度是每秒15,000公里,即是只達到5%光速(光速是時速1,079,252,848.8公里,每秒300,000公里);由於α粒子相對大的質量,其+2的電荷,以及相對慢的移動速度,它們非常容易和其他原子核等粒子反應並失去能量,因此α粒子在空氣中移動幾厘米的距離就會被吸收。

地球上大多數的氦氣都是來自地下蘊藏的及其子核種α衰變產生的氦-4,並作為開採天然氣的副產品被帶至地表。

參閱

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參考文獻

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  1. ^ 1.0 1.1 1.2 葉錫溶 蔡長書. 放射化學(第二版). 台灣台北縣: 新文京開發出版股份有限公司. 2008-03-26. ISBN 978-986-150-830-6 (中文(臺灣)). 
  2. ^ 2.0 2.1 魏明通. 核化學. 五南圖書出版股份有限公司. 2005. ISBN 978-957-11-3632-5. 
  3. ^ Suchocki, John. Conceptual Chemistry, 2007. Page 119.
  4. ^ 210PO A DECAY. Korea Atomic Energy Research Institute. (原始內容存檔於2015-02-24). 
  5. ^ F.G. Kondev et al 2021 Chinese Phys. C 45 030001