As partículas alfa também são conhecidas como radiação alfa

Ilustração artística do núcleo atômico liberando radiação. Crédito da imagem: coffeekai via Getty Images

Ao lado de partículas beta, raios gama e nêutrons, as partículas alfa são um tipo de radiação, também chamada de radiação alfa. Tal como acontece com a maioria das formas de radiação, as partículas alfa são emitidas a partir de elementos radioativos.

As partículas alfa são relativamente pesadas e lentas em comparação com seus companheiros, então representam pouco perigo para os humanos, a menos que sejam ingeridas.

Elas são, no entanto, frequentemente usadas em pesquisas, as partículas alfa foram cruciais na descoberta do núcleo atômico por Ernest Rutherford, que foi a base de seu modelo atômico.

O QUE SÃO PARTÍCULAS ALFA?

As partículas alfa são partículas carregadas positivamente que compreendem dois prótons, dois nêutrons e zero elétrons. A massa de uma única partícula é de 4 amu (6,642×10−4g), de acordo com a Britannica.  Partículas alfa são emitidas por elementos radioativos pesados (naturais e artificiais), incluindo urânio, rádio e plutônio. Por isso, esses elementos também são chamados de emissores alfa.

Uma partícula alfa é comumente representada pelo símbolo α, a letra grega alfa para a qual a partícula é nomeada. Foi o primeiro tipo de radiação nuclear a ser descoberto, antes das partículas beta e dos raios gama. Mas como uma partícula alfa é idêntica ao núcleo de um átomo de hélio-4, às vezes é representada como He2+, ou seja, um átomo de hélio-4 duplamente ionizado. 

EXPERIMENTO DE FOLHA DE OURO DE RUTHERFORD EXPLICADO

Entre 1898 e 1899, o físico Ernest Rutherford, que estudava radioatividade na Universidade de Cambridge, na Inglaterra, determinou que havia pelo menos dois tipos de radiação, que denominou alfa e beta. A partícula alfa levaria à descoberta do núcleo atômico, e o ajudaria a desenvolver o modelo atômico de Rutherford, uma mudança radical na compreensão da humanidade sobre os átomos.

Em 1911, Rutherford publicou oficialmente um artigo declarando a existência de um núcleo carregado positivamente no centro de um átomo (embora ele não o chamasse formalmente de núcleo neste momento). Desde 1907, Rutherford, Hans Geiger e Ernest Marsden vinham realizando uma série de experimentos de espalhamento Coulomb na Universidade de Manchester, na Inglaterra. Esses experimentos envolveram atirar partículas alfa em uma fina folha de ouro e observar para onde essas partículas se deslocaram depois de colidir com a folha.

Os experimentos de espalhamento de Rutherford envolveram uma técnica chamada espectrometria de retroespalhamento de Rutherford (RBS). Aqui os íons de alta energia são disparados ao mesmo tempo e a distribuição de energia é medida. Crédito da imagem: DKN0049 via Getty Images

Na época, o modelo atômico "pudim de ameixas" de JJ Thompson era a teoria dominante da estrutura atômica, sugeria que os átomos eram esferas perfeitas de material carregado positivamente, em que os elétrons negativos flutuavam com distribuição relativamente uniforme.

Se esse modelo fosse verdadeiro, as partículas alfa teriam passado pela folha nos experimentos Coulomb de Rutherford. Mas Rutherford e seus colegas observaram que algumas das partículas alfa ricochetearam na folha em diferentes direções. Rutherford então teorizou que os átomos tinham um núcleo denso cercado por elétrons em órbita, as partículas alfa passavam pelo espaço entre os elétrons e ricocheteavam no núcleo.

O QUE É DECAIMENTO ALFA E COMO ISSO ACONTECE?

O decaimento alfa é o processo pelo qual as partículas alfa são formadas, de acordo com a Britannica. Elementos radioativos instáveis chamados radionuclídeos emitem partículas de seus núcleos para se tornarem mais estáveis, transformando-se do elemento original em um novo. Essas emissões são radiação, no caso de decaimento alfa, partículas alfa são emitidas dos núcleos de elementos radioativos pesados. 

CARGA DE RADIAÇÃO ALFA E PODER DE PENETRAÇÃO

A radiação alfa tem uma carga positiva de dois. Dos principais tipos de radiação, as partículas alfa são as mais pesadas e lentas, com massa de 4 amu e velocidades de ejeção de aproximadamente 20.000.000 km por segundo (12.400 milhas por segundo) de acordo com a Agência Australiana de Proteção contra Radiação e Segurança Nuclear.

Apesar de serem altamente energéticas, as partículas alfa gastam a maior parte dessa energia imediatamente após a emissão, de modo que não viajam mais do que alguns centímetros no máximo. Elas também têm um poder de penetração extremamente baixo, elas não podem penetrar na epiderme de um ser humano, ou na camada externa da pele. Mesmo um pedaço de papel é suficiente para bloquear uma partícula alfa, segundo o Comitê Regulador Nuclear dos Estados Unidos.

USOS DA RADIAÇÃO ALFA

Comercialmente, a radiação alfa é usada principalmente em detectores de fumaça (a fumaça reduz as partículas alfa no detector, acionando o alarme) e eliminadores de estática (ionizadores alfa). 

Há também pesquisas em andamento para o desenvolvimento de terapia com partículas alfa para tratar o câncer, ensaios clínicos encontraram algum sucesso no tratamento de câncer de próstata metastático e resistente à castração. Para fins de pesquisa, as partículas alfa são usadas como projéteis, como no caso do experimento de folha de ouro de Rutherford. 

PERIGOS DA RADIAÇÃO ALFA

A radiação alfa não é perigosa para humanos externamente devido ao seu baixo poder de penetração; partículas alfa não podem penetrar na sua pele. Elas podem, no entanto, causar danos à sua córnea. 

O perigo real ocorre dentro do corpo. Se um emissor alfa (ou seja, um elemento radioativo) entrar em seu corpo por ingestão, inalação, ferimento ou qualquer outro meio, um grande dano pode ser causado internamente ao tecido vivo. 

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RECURSOS ADICIONAIS

• Leia mais sobre o trabalho de Rutherford com partículas alfa nesta exposição online do Centro de História do Instituto Americano de Física. 
• Você também pode aprender mais em sua página de biografia da Fundação Nobel - Rutherford recebeu o Prêmio Nobel de Química em 1908 "por suas investigações sobre a desintegração dos elementos e a química de substâncias radioativas". 

BIBLIOGRAFIA

• Agência Australiana de Proteção contra Radiação e Segurança Nuclear (ARPANSA), "Partículas Alfa". 
• Britannica, "Decaimento Alfa". 
• Britannica, "Partícula alfa". 
• Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA), "Fundamentos de Radiação". 
• Comissão Reguladora Nuclear dos Estados Unidos (USNRC), "Fundamentos de Radiação" .
• Centro de História, Instituto Americano de Física, "Mundo Nuclear de Rutherford".

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Referência:

WALDEK, Stefanie. Alpha particles and alpha radiation: Explained. Space, Nova York, 13, mai. 2022. References. Disponível em: <https://www.space.com/alpha-particles-alpha-radiation>. Acesso em: 13, mai. 2022.

Marcello Franciolle F T I P E
Founder - Gaia Ciência

Marcello é fundador da Gaia Ciência, que é um periódico científico que foi pensado para ser uma ferramenta para entender o universo e o mundo em que vivemos, com temas candentes e fascinantes sobre o Universo e Ciências da Terra para inspirar e encantar as pessoas. Ele é graduando em Administração pelo Centro Universitário N. Sra. do Patrocínio (CEUNSP) – frequentou a Universidade de Sorocaba (UNISO); graduação em Análise de Sistemas e onde participou do Encontro de Pesquisadores e Iniciação Científica (EPIC). Suas paixões são literatura, filosofia, poesia e claro ciência.