Alfastråling

Grundbeskrivelse

Alfastråling eller α-stråling er en af tre typer af ioniserende stråling, vi normalt ser i naturen omkring os: alfastråling, betastråling og gammastråling. Nogle grundstoffer er ustabile og kan henfalde til andre grundstoffer ved at udsende en heliumkerne (He²⁺). Den udsendte partikel vil bevæge sig med ca. 15.000 km/s, og det er denne strøm af heliumkerner fra grundstoffer, man kalder alfastråling.

Ustabile grundstoffer kaldes også radioaktive grundstoffer, og alfastråling er en type af ioniserende stråling. Den kan være farlig for mennesker, men normalt vil alfapartiklerne aldrig trænge gennem vores hud og derfor ikke afsætte energi steder, hvor det er skadeligt.

Det er den farligste type ioniserende stråling fra radioaktive stoffer, hvis kilden til den kommer ind i kroppen, f.eks. ved at blive spist eller indåndet. Her kan den skade de indre organer, netop fordi strålingen ikke når ret langt, før den bliver absorberet. Udover uran, som man bruger i atomkraftværker, er alfastråling kendt fra grundstoffet radon, der forekommer naturligt i jorden. Det anbefales at lufte ud hver dag, hvis man bor i en kælder netop for at få det radon, der er kommet fra jorden ud i kælderen væk, så man ikke får mere alfastråling end normalt.

Alfa-, beta- og gammastråling er strålingstyper, der kaldes ioniserende stråling, fordi de kan ionisere luft. Alle typer af ioniserende stråling kan være farlig. Røntgenstråling er også en ioniserende stråling og derfor også farlig i større doser (tandlægen går af den grund udenfor eller bag en passende mur før billedet tages).

Uddybende beskrivelse

Alfastråling opstår, når radioaktive grundstoffer undergår alfahenfald. Kernen henfalder til et lettere grundstof ved at udsende en helium-kerne som det ses herunder for uran, der henfalder til thorium: \[ _{92}^{238}U \rightarrow _{90}^{234}Th + _{2}^{4}He \] Alfapartiklerne har energier på 4-9 MeV (mega-electronvolt), hvilket svarer til, at de bevæger sig med en hastighed omkring 15.000 km/s eller 0.05 gange lysets hastighed.

Går man i dybden med fysikken bag alfahenfald, viser der sig et interessant fænomen. Partiklerne i kernen af et atom er bundet af den stærke kernekraft. For at alfapartiklen kan slippe fri af den stærke kraft, skal den ifølge klassisk mekanik have en energi, der er større end det potentiale - kaldet muren - den stærke kernekraft binder den med. I praksis har alfapartiklerne klart lavere energi, men de slipper alligevel fri af den stærke kernekrafts binding via et fænomen, der hedder kvantemekanisk tunnelering. I kvantemekanikken beskrives positionen af partikler altid som en sandsynlighed. For alfapartiklen giver sandsynlighedsfordeling en lille mulighed for, at partiklen kan befinde sig på den anden side af potentialet og dermed blive frastødt fra den positivt ladede kerne af den elektromagnetiske kraft.

Alfapartikler omkring os

Alfapartiklen har en ledning på 2 positive elementarladninger, en relativ høj masse og relativ lav hastighed. Dette gør, at der er stor sandsynlighed for, at partiklen vekselvirker med andre atomer og på den måde mister sin energi. I luft stoppes alfastråling typisk på få centimeter.

99% af alt helium produceret på jorden dannes gennem alfahenfald af tunge atomkerner som uran og thorium i jordens undergrund. Helium er en ædelgas og samtidigt det næstletteste grundstof. Helium indgår dermed sjældent i kemiske reaktioner med andre gasser og vil med sin lave vægt have en tendens til at diffundere opad i atmosfæren og til sidst forsvinde ud i rummet. Alfahenfald spiller dermed en vigtig rolle for eksistensen af helium i jordens atmosfære.

Ask Emil Løvschall-Jensen