Alfa, beta i gama raspad su mehanizmi kojima nestabilna jezgra postižu stabilniju konfiguraciju, tako što emituju odgovarajuću česticu i oslobode se viška energije.
Alfa, beta i gama raspad
Video čas
Alfa raspad
Nestabilno jezgro emituje α česticu i prelazi u stabilnije stanje. Tom prilikom se atomski broj smanjuje za 2 a maseni broj za 4. Otuda se hemijski element, koji je doživeo alfa raspad, pomera za dva mesta u levo, u periodnom sistemu elemenata. Alfa čestica, koja napušta jezgro je jezgro helijuma i postoji velika verovatnoća da će zahvatiti dva elektrona iz okoline, te postati atom helijuma. Nakon alfa raspada jezgro će potražiti stabilnije stanje emitovanjem viška energije u obliku gama zračenja (gama raspad).
Beta– raspad
Beta raspad je proces u kojem jezgro atoma napušta elektron, pri čemu se atomski broj jezgra poveća za 1 dok se maseni broj ne menja. Elektron ne može da opstane u jezgru, te znamo da je ovaj elektron upravo nastao u nekom procesu u jezgru. Da bismo takav elektron razlikovali od “redovnih” elektrona iz elektronskog omotača, nazivamo ga β- čestica. Proces koji prethodi emisiji β- čestice može se iskazati izrazom:
$$n\rightarrow p^{+} +\beta ^{-} +\widetilde{\nu } $$
Pri beta raspadu emituje se još jedna čestica: “antineutrino”, koja veoma slabo ineraguje sa materijom.
Beta+ raspad – emisija pozitrona
Nestabilno jezgro može emitovati pozitron, odnosno β+ česticu, koja nastaje transformacijom protona u neutron, pri čemu se osim pozitrona kreira i neutrino. Maseni broj novonastalog elementa je isti kao i maseni broj “pretka” dok se atomski broj smanjuje za jedan. Hemijski element se pomera za jedno mesto u levo, u periodnom sistemu elemenata. Emisija pozitrona može se iskazati izrazom:
$$ p^{+} \rightarrow n +\beta ^{+} +\nu $$
Pozitron je antičestica elektrona. Sve osobine su im identične, osim naelektrisanja, koja su suprotna. Kada se spoje elektron i pozitron dolazi do njihovog poništavanja, odnosno anihilacije. Kao rezultat ove interakcije nastaju dva gama kvanta, koji se emituju pod uglom od 180 stepeni.
PET skener
Ovaj proces se koristi u savremenoj medicinskoj dijagnostici za otkrivanje fiziološke aktivnosti kancera. Skener koji obavlja proceduru se naziva PET skener (Positron Emission Tomography). Poznato je da se ćelije kancera ubrzano razmnožavaju, za šta im je potrebna enormna količina “hrane” odnosno glukoze. U molekul glukoze ubaci se radioaktivni izotop (F18) koji se uglavnom raspada emisijom pozitrona, a zatim se takva glukoza ubrizga u pacijenta. Ukoliko postoji kancer u organizmu, na tom mestu će se koncentrisati najveća količina glukoze. Prilikom raspada emitovani pozitron anihilira sa susednim elektronima i pri tom se emituju dva gama kvanta. PET skener beleži poziciju sa koje su incidentno emitovana dva gama kvanta pod uglom od 180 stepeni i na taj način identifikuje poziciju kancera u organizmu.
Gama raspad
Gama raspad je metod kojim se nestabilno jezgro oslobađa viška energije. Nukleoni u jezgru takođe imaju energetska stanja između kojih se vrše prelazi. Prelazeći u niže energetsko stanje (stabilnije) jezgro emituje kvant gama zračenja. Ovom prilikom se ne menjaju ni atomski ni maseni broj atoma. Gama raspad često prati alfa i beta raspade, jer se jezgra nakon ovih raspada energetski prilagođavaju novoj strukturi. Gama zračenje ima iste osobine kao i X zračenje, veliku energiju i prodornost. Jedina razlika je u mestu nastanka. Dok X zračenje nastaje u elektronskom omotaču, gama zračenje ima ishodište u jezgru atoma.