Alfa Bozunumu

İçerik Yazarı: Meliha Gökçe Sarısoy

Editör: Elif Nur Öztürk

Tasarım: Sudenaz Kesik

Alfa bozunumu ağır bir çekirdeğin iki protonu ve iki nötronu olan bir alfa parçacığıfırlatarak daha hafif ve daha kararlı bir çekirdeğe bozunmasıdır.

Alfa bozunması, çoğunlukla proton/nötron oranı çok büyük olan büyük kütleli çekirdeklerde meydana gelir. Kararlı hale gelmek isteyen çekirdek, parçacıkların oldukça kararlı bir konfigürasyonu olan helyum çekirdeğini fırlatır.

Alfa radyasyonu, ana çekirdekteki proton/nötron oranını düşürerek onu daha kararlı bir konfigürasyona getirir. Kurşundan daha büyük kütleli birçok çekirdek bu yöntemle bozunur.

Peki bu alfa bozunması nasıl gerçekleşmektedir? Uzun yıllar boyunca fizikçiler bu soruya cevap aramıştır.

Alfa parçacıkları Coulomb kuvveti (alfa parçacığı ile protonların birbirini itmesi) ile iki parçacığı birbirine çeken nükleer kuvvetin birleşik etkisinden kaynaklanan bariyeri aşması için gerekli enerjiye sahip değildir.

Alfa parçacıklarının enerjisi bu bariyerin enerjisinden daha düşük olduğu için klasik fizik kurallarına göre parçacığın çekirdekten çıkması mümkün değildir.

Ancak 1928 yılında George Gamow bu durumun kuantum tünelleme ile mümkün olabileceğini ileri sürdü. 

Kuantum Tünelleme

Parçacık bir bariyerle karşılaştığında yeterli enerjiye sahip değilse klasik fizik kurallarına göre o bariyeri aşamaz.

Ancak kuantum fiziği parçacıkları dalga olarak da kabul ettiğinde işler biraz değişiyor.

Kuantum mekanikte dalga fonksiyonu, bariyer bölgesinde sıfıra aniden inmeyip eksponansiyel (üstel) olarak sönümlenir (azalır). Bu sönmüş dalga fonksiyonu, bariyerin diğer tarafına kadar devam eder. Bariyerin dış yüzeyinde hâlâ küçük ama sıfır olmayan bir genlik vardır. Bu genlik, alfa parçacığının bariyerin dışında “belirme” olasılığını temsil eder. Eğer alfa parçacığı bariyerin dış yüzeyinde bir genliğe sahipse orada parçacığın var olma olasılığı vardır. Bu durumda parçacık ilerleyip çekirdeğin dışına çıkarak uzaklaşır. Bu “çıkma” olasılığı çok küçük olsa da çok sayıda çekirdek düşünülünce istatistiksel olarak yeterlidir.