Partícula alfa
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Las partículas alfa (α) son núcleos completamente ionizados, es decir, sin su envoltura de electrones correspondiente, de helio-4 (4He). Estos núcleos están formados por dos protones y dos neutrones. Al carecer de electrones, su carga eléctrica es positiva (+2qe), mientras que su masa es de 4 uma.
Se generan habitualmente en reacciones nucleares o desintegración radiactiva de otros nucleidos que se transmutan en elementos más ligeros mediante la emisión de dichas partículas. Su capacidad de penetración es pequeña; en la atmósfera pierden rápidamente su energía cinética, porque interaccionan fuertemente con otras moléculas debido a su gran masa y carga eléctrica, generando una cantidad considerable de iones por centímetro de longitud recorrida. En general, no pueden atravesar espesores de varias hojas de papel.
Tiene una carga de culombios y una masa de kg.
El estudio teórico de la desintegración alfa llevó al desarrollo de un modelo cuántico, denominado modelo de Gamow. Este modelo se basa en un efecto meramente cuántico conocido como efecto túnel. Más adelante, se vio que podía predecir los períodos de semidesintegración de los núcleos que sufrían desintegraciones alfa, por lo que fue la primera confirmación del efecto túnel predicho por la mecánica cuántica.
Además, el estudio de la radiación alfa es interesante debido a las diversas aplicaciones que presenta esta radiación. Entre ellas están los detectores de humo, los dispositivos antiestáticos o los generadores termoeléctricos, donde la desintegración alfa puede usarse como fuente de energía. Otra aplicación importante es el uso de radionúclidos emisores de partículas α para bombardear tumores. Como tienen un alcance muy pequeño, si se lanzan contra la zona adecuada pueden detener su crecimiento, afectando mínimamente a las zonas circundantes.
Las partículas alfa tienen un Espín neto de cero. Debido al mecanismo de su producción en la desintegración radiactiva alfa estándar , las partículas alfa generalmente tienen una energía cinética de aproximadamente 5 MeV y una velocidad cercana al 4% de la velocidad de la luz. Son una forma altamente ionizante de radiación de partículas y, cuando son resultado de la desintegración alfa radiactiva, generalmente tienen una profundidad de penetración baja (detenida por unos pocos centímetros de aire o por la piel ).
Sin embargo, las llamadas partículas alfa de largo alcance de la fisión ternaria son tres veces más energéticas y penetran tres veces más. Los núcleos de helio que forman el 10-12% de los rayos cósmicos también suelen tener una energía mucho más alta que los producidos por los procesos de desintegración nuclear y, por lo tanto, pueden ser altamente penetrantes y capaces de atravesar el cuerpo humano y también muchos metros de blindaje sólido denso, dependiendo en su energía. En menor medida, esto también es cierto para los núcleos de helio de muy alta energía producidos por aceleradores de partículas.