ریاضیات

واپاشی آلفا (Alpha Decay) یکی از سه نوع اصلی واپاشی‌های هسته‌ای است (در کنار واپاشی بتا و گاما). در این فرایند، هستهٔ یک اتم ناپایدار برای رسیدن به پایداری، ذره‌ای به نام ذرهٔ آلفا را از خود خارج می‌کند.

🔹 تعریف ساده:

در واپاشی آلفا، هستهٔ سنگین (مثل اورانیوم، رادیوم یا پلوتونیوم) دو پروتون و دو نوترون از دست می‌دهد. این ذره همان ذرهٔ آلفا (α) است که ساختار آن مانند هستهٔ هلیوم می‌باشد.

🔹 معادله کلی واپاشی آلفا:

اگر هستهٔ اصلی را بنامیم، پس از واپاشی آلفا به شکل زیر تبدیل می‌شود:

A_ZX _____{A-4}_{Z-2}Y + 4_2He

🔸 که در آن:

• : هستهٔ اولیه (ناپایدار)
• : هستهٔ دختر (پایدارتر)
• : ذرهٔ آلفا

🔹 مثال:

واپاشی اورانیوم-۲۳۸:

{238}_{92}U ،،_____{234}_{90}Th + 4_2He

در این فرایند:

• عدد جرمی ۴ واحد کم می‌شود (از ۲۳۸ به ۲۳۴)
• عدد اتمی ۲ واحد کم می‌شود (از ۹۲ به ۹۰)
• ذره آلفا (هلیوم) خارج می‌شود.

🔹 ویژگی‌های ذرهٔ آلفا:

• بار الکتریکی:
• جرم: تقریباً ۴ برابر جرم پروتون
• نفوذپذیری بسیار کم (حتی با یک کاغذ متوقف می‌شود)
• انرژی بالا ولی دامنهٔ حرکت کوتاه

🔹 کاربردها:

• در آشکارسازهای دود (منابع آلفایی مانند Americium-241)
• در درمان سرطان (پرتودرمانی آلفایی)
• در تعیین قدمت سنگ‌ها و مواد معدنی رادیواکتیو