Alfa-zarracha
α, α2+, He2+
Alfa-zarracha
Izotop yadrosi	Geliy-4 ( )
Kimyoviy element	Geliy
Tarkibi	2 proton, 2 neytron
Zarrachalar oilasi	Bozon
Magnit moment	0
Elektr kvadrupol moment	0
Massa soni (barion soni)	4
Massa	3,727 379 4066(11) GeV (taxminan 6,644 656⋅10−27 kg)
Massa, a.m.b.	4,001 506 179 127(63)
Bogʻlanish energiyasi	28,3 MeV (har bir nuklonga 7,1 MeV)
Yashash vaqti	Barqaror
Juftlik	+
Kvant sonlari
Elektr zaryadi	2
Spin	0
Izotopik spin	0
Giperzaryad	4

Alfa-zarracha (α-zarracha) — musbat zaryadlangan zarracha (ion), yaʼni geliy atomining ikki proton va ikki neytrondan iborat yadrosi ( ). Alfa-zarrachalarning chiqarilishi (alfa-nurlar, alfa-nurlanish) hodisasini Ernest Rezerford 1899-yilda kashf etgan. U mazkur nurlanish turini va unga hamroh boʻlgan yana ikki turini modda ichiga kirib borish qobiliyati ortib borish tartibida alfa-, beta- va gamma-nurlanish deb nomlagan.

Alfa-zarrachalar yadro reaksiyalarini yuzaga keltirishi mumkin. 1919-yilda E. Rezerford oʻtkazgan birinchi sunʼiy yadro reaksiyasida (azot yadrolarining kislorod yadrolariga aylanishida) aynan alfa-zarrachalar qatnashgan.

Alfa-zarrachalar yadrolarning alfa-yemirilishi paytida, yadro reaksiyalarida va geliy-4 atomlarining toʻliq ionlanishi natijasida hosil boʻladi. Masalan, litiy-6 yadrosi deytron bilan oʻzaro taʼsirlashganda ikkita alfa-zarracha hosil boʻlishi mumkin: ⁶Li + ²H = ⁴He + ⁴He. Alfa-zarrachalar birlamchi kosmik nurlarning katta qismini tashkil etadi; ularning aksariyati yulduzlar atmosferasi va yulduzlararo gazdan kelib chiqqan, tezlashtirilgan geliy yadrolaridir. Ayrimlari esa kosmik nurlarning ogʻirroq yadrolaridan parchalar ajralishi bilan kechadigan yadro reaksiyalarida hosil boʻladi. Yuqori energiyali alfa-zarrachalarni zaryadlangan zarrachalar tezlatkichlari yordamida olish mumkin.

Alfa-zarrachaning massasi 4,001 506 179 127(63) atom massa birligiga teng (6,644 657 3357(20)⋅10⁻²⁷ kg), yaʼni energiya ekvivalentida 3727,379 4066(11) MeV ga teng. Spin va magnit moment nolga teng. Bogʻlanish energiyasi (ikki proton va ikki neytron massalari yigʻindisi bilan alfa-zarracha massasi orasidagi farqning energiya birliklaridagi ifodasi) 28,295 6108(16) MeV ga teng (7,073 9027(4) MeV har bir nuklon uchun). Massa ortiqligi 2424,9158(1) keV ga teng. Alfa-zarrachaning zaryadi musbat boʻlib, elementar zaryadning ikki baravariga teng, yaʼni taxminan 3,218·10⁻¹⁹ Kl.

Ogʻir zaryadlangan zarrachalar asosan atomlarning elektronlari bilan oʻzaro taʼsirlashadi va shu sababli dastlabki harakat yoʻnalishidan juda kam ogʻadi. Shuning uchun ogʻir zarrachaning oʻtish masofasi R zarracha manbaidan uning toʻxtash nuqtasigacha boʻlgan toʻgʻri chiziq boʻylab masofa sifatida oʻlchanadi. Odatda oʻtish masofasi uzunlik birliklarida (m, sm, mkm), shuningdek materialning yuza zichligi birliklarida (yoki xuddi shunga teng ravishda, oʻtish masofasi bilan zichlik koʻpaytmasi sifatida) (g/sm²). Oʻtish masofasini uzunlik birliklarida ifodalash muhitning zichligi oʻzgarmas boʻlganda maʼnoga ega (masalan, koʻpincha muhit sifatida normal sharoitdagi quruq havo tanlanadi). Oʻtish masofasining yuza zichligi orqali ifodalanishidagi fizik maʼno — zarrachani toʻxtatishga yetarli boʻlgan qatlamning birlik yuzaga toʻgʻri keladigan massasidir.

Alfa-zarrachalar ssintillyatsion detektorlar, gaz razryadli detektorlar, kremniyli pin-diodlar (beta- va gamma-nurlanishga sezgir boʻlmagan sirt-toʻsiqli detektorlar) va tegishli kuchaytiruvchi elektronika, shuningdek, trek detektorlari yordamida aniqlanadi. Radioaktiv yemirilishga xos energiyali alfa-zarrachalarni aniqlash uchun detektorning sezgir hajmini tashqi muhitdan ajratib turuvchi toʻsiqning yuza zichligi kichik boʻlishi zarur. Masalan, gaz razryadli detektorlarga qalinligi bir necha mikron boʻlgan, alfa-zarrachalarni oʻtkazadigan slyuda oynacha oʻrnatilishi mumkin. Yarimoʻtkazgichli sirt-toʻsiqli detektorlarda bunday toʻsiq kerak emas: detektorning ishchi sohasi havo bilan bevosita tutashishi mumkin. Suyuqliklarda alfa-faol radionuklidlarni aniqlashda tekshirilayotgan modda suyuq ssintillyator (scintillator) bilan aralashtiriladi.

Hozirda eng keng tarqalgani kremniyli sirt-toʻsiqli alfa-zarracha detektorlaridir. Ularda p-turdagi oʻtkazuvchanlikka ega yarimoʻtkazgich kristali yuzasida n-turdagi oʻtkazuvchanlikka ega yupqa qatlam donor aralashma (masalan, fosfor)ni diffuziya yoʻli bilan kiritish orqali hosil qilinadi. p-n-oʻtishga teskari kuchlanish berilishi detektorning sezgir sohasidagi zaryad tashuvchilarni kamaytiradi. Shu sohaga tushgan alfa-zarracha moddani ionlashtirib, bir necha million elektron-kovak juftini hosil qiladi. Bu esa amplitudasi hosil boʻlgan juftlar soniga va, mos ravishda, yutilgan alfa-zarrachaning kinetik energiyasiga mutanosib boʻlgan qayd etiluvchi tok impulsini yuzaga keltiradi. Zaryad tashuvchilar kamaygan sohaning qalinligi juda kichik boʻlgani uchun detektor ionlashish zichligi yuqori boʻlgan zarrachalarga (alfa-zarrachalar, protonlar, boʻlinish parchalari, ogʻir ionlar) sezgir, beta- va gamma-nurlanishga esa sezgirligi past.

Yuqorida tasvirlangan, alfa-zarrachalar yarimoʻtkazgichda elektron-kovak juftlarini hosil qilishi mexanizmi yetarli energiyali alfa-zarracha kremniy chipiga tushganda yarimoʻtkazgichli triggerning kutilmagan tarzda holat oʻzgartirishiga sabab boʻlishi mumkin. Bunda xotiradagi bir bit qiymati birdan nolga (yoki aksincha) oʻzgaradi. Bunday xatolar sonini kamaytirish uchun mikrosxema ishlab chiqarishda ishlatiladigan materiallarning oʻz alfa-radioaktivligi past boʻlishi kerak.

Yadro yemirilishi natijasida hosil boʻladigan alfa-zarrachalarning boshlangʻich kinetik energiyasi 1,8—15 MeV. Alfa-zarracha modda ichida harakatlanganda atrofdagi atomlarni kuchli ionlashtiradi va shu sababli energiyasini juda tez yoʻqotadi. Radioaktiv yemirilish natijasida hosil boʻladigan alfa-zarrachalarning energiyasi hatto oʻlik shoxlangan qatlamdan — terining tashqi qismidan — ham oʻtishga yetmaydi, shu sababli bunday alfa-zarrachalarning tashqi nurlantirishi radiatsion xavf tugʻdirmaydi. Tashqi alfa-nurlanish faqat yuqori energiyali alfa-zarrachalar (energiyasi oʻnlab MeV dan yuqori) taʼsirida xavfli boʻlishi mumkin. Bunday zarrachalarning manbai tezlatkich hisoblanadi. Biroq alfa-faol radionuklidlar organizm ichiga kirib, tirik toʻqimalarni bevosita nurlantirsa, bu sogʻliq uchun juda xavflidir. Sababi, zarracha izi boʻylab ionlashish zichligi yuqori boʻlib, biomolekulalarga jiddiy zarar yetkazadi. Hisoblanishicha, bir xil miqdorda energiya ajralganda (yutilgan doza) ekvivalent doza, radioaktiv yemirilishga xos energiyali alfa-zarrachalarning ichki nurlanishi taʼsirida 20 baravar yuqori boʻladi (gamma- va rentgen kvantlari bilan nurlanishga nisbatan). Shu bilan birga, energiyasi yuqoriroq alfa-zarrachalarda energiyaning chiziqli uzatilishi ancha past boʻladi, shuning uchun nisbiy biologik samaradorlik 200 MeV va undan yuqori energiyali alfa-zarrachalar uchun gamma-kvantlar va beta-zarrachalarnikiga yaqin boʻladi.

Shunday qilib, odam uchun tashqi nurlanishda α-zarrachalar energiyasi 10 MeV va undan yuqori boʻlsa, xavf tugʻdirishi mumkin: ular terining oʻlik shox qatlamidan oʻtishga qodir. Shu bilan birga, tadqiqot tezlatkichlarining aksariyatida α-zarrachalar energiyasi 3 MeV dan past boʻladi.

Organizm ichiga kirgan radionuklidlarning alfa-yemirilishidan hosil boʻlgan α-zarrachalar inson uchun ancha xavfliroq. Ular (xususan, nafas yoʻllari yoki ovqat hazm qilish yoʻli) orqali kirishi mumkin. Hatto mikroskopik miqdordagi α-radioaktiv modda (masalan, poloniy-210) ham jabrlanuvchida oʻtkir nur kasalligini, koʻp hollarda esa oʻlimni ham keltirib chiqarishi mumkin.

• Krasavin Ye. A. OBE (ОБЭ) muammolari va DNK reparatsiyasi. — M., 1989.