Atlas & Maps

Definición de Partícula Alfa

0

 [Física] Partícula alfa.

Partícula nuclear, de carga positiva, idéntica al núcleo de un átomo de helio, compuesta por dos neutrones y dos protones. Las partículas alfa son átomos de helio doblemente ionizados.

Historia.

Fue el científico Ernest Rutherford en 1903 el primero que identificó la radiación de partículas alfa en elementos radiactivos, mezcladas con rayos beta y gamma. Consiguió además su separación utilizando campos eléctricos y magnéticos, identificando así la carga positiva de estos rayos. Más tarde comprobaría que estas partículas son núcleos de helio.

Al estar las partículas alfa cargadas eléctricamente, ionizan los átomos de la sustancia por la que se propagan, circunstancia que permite detectarlas, bien midiendo directamente dicha ionización (cámara de ionización) o bien haciéndola visible (cámaras de niebla). Como consecuencia de esta ionización las partículas alfa van perdiendo energía, hasta que capturan dos electrones y se convierten en átomos de helio. Rutherford identificó mediante su espectro característico la identidad de dichas partículas.

El experimento de Rutherford.
Es famoso el experimento de Rutherford, utilizando partículas alfa, para hallar la distribución de las partículas en el átomo y establecer su modelo atómico. Rutherford estudió la naturaleza del átomo bombardeando láminas metálicas con partículas alfa. Si los átomos bombardeados fueran macizos casi todas las partículas chocarían con ellos y cambiarían de dirección, pero la mayoría de las partículas atravesaban la lámina con una pequeñísima desviación, aunque un número escasísimo de partículas se desviaban fuertemente. Estos resultados experimentales pueden explicarse si se supone que la mayor parte de la masa del átomo está concentrada en una porción muy pequeña, que Rutherford llamó núcleo atómico. El estudio matemático-estadístico de los resultados de Rutherford llevaron a éste a postular el modelo nuclear de los átomos, que puede resumirse como sigue :

a) Los átomos contienen en el centro un núcleo positivo, constituido por protones, que proporciona casi toda la masa al átomo.
b) Los electrones forman en el átomo una corteza extranuclear, y deben moverse continuamente, pues de lo contrario se precipitarían sobre el núcleo.
c) El núcleo del átomo es de diez mil a cien mil veces menor que el tamaño del átomo, por lo que existe un gran espacio vacío.

Estructura nuclear y desintegración alfa.

Según el modelo nuclear de capas, los nucleones se ordenan en estados estacionarios de energía, similares a las capas electrónicas en el átomo. Así, en el estado más bajo de energía se encuentran dos protones y dos neutrones, con sus espines orientados en direcciones opuestas. Al aumentar el número de nucleones deben irse ocupando capas de energías progresivamente crecientes, y es mayor la estabilidad de los núcleos atómicos con capas llenas. Las partículas alfa son, por tanto, el núcleo estable más liviano que se puede obtener. Pueden, por tanto, comportarse como una unidad similar a protones y neutrones.

La gran estabilidad nuclear que presentan los núcleos con un número de nucleones múltiplo de cuatro hizo concebir a los científicos un modelo nuclear formado por partículas alfa. Sin embargo, dichas partículas no existen como tales en el núcleo, aunque se supone que existe cierta correlación entre protones y neutrones que hace que, eventualmente, se agrupen en las ellas por un período corto de tiempo. Si este grupo se encuentra cerca de la superficie del núcleo hay cierta probabilidad de que escape como tal.

La mayoría de los elementos que poseen un número de protones mayor que 81 en su núcleo se desintegran espontáneamente emitiendo partículas alfa. Este es un proceso aleatorio descrito como la probabilidad de que dicha partícula (cuyas energías típicas son entre 4 y 9 MeV) realice un proceso de efecto túnel mecanocuántico a través de la barrera de potencial nuclear (que suele tener una altura de unos 40 MeV) que mantiene unidos los nucleones. Los valores que se obtienen de este estudio concuerdan muy bien con los valores medidos de las vidas medias de los elementos radiactivos.

Temas relacionados.

Átomo.
Radiactividad.
Isótopo.
Partículas subatómicas.

Bibliografía

KAPLAN. Física Nuclear. (Madrid: Ed. Aguilar, 1979).
HOLTON, Fundamentos de la Física Moderna. (Reverté)
SÁNCHEZ DEL RÍO. Fundamentos teóricos de la Física Atómica y Nuclear. (Madrid: CSIC).

PARTÍCULA ALFA

Fuente: Britannica

So, what do you think ?