Il decadimento alfa è una forma di decadimento radioattivo in cui una particella alfa viene emessa da un elemento pesante nel tentativo di diventare più stabile. Gli altri tipi di decadimento radioattivo sono il decadimento beta e il decadimento gamma. I rilevatori di particelle possono essere utilizzati per rilevare l’emissione di particelle alfa e il processo di decadimento alfa può essere utilizzato anche per costruire dispositivi di rilevamento. Alcuni rilevatori di incendi, ad esempio, si affidano al tasso costante di decadimento alfa per ionizzare l’aria, che a sua volta può rilevare il fumo quando le particelle di fumo interferiscono con la conduttività dell’aria ionizzata.
I componenti di un nucleo sono costituiti da protoni e neutroni orbitati da un gruppo di elettroni. In condizioni normali, queste particelle si opporrebbero l’una all’altra, provocando la caduta del nucleo, ed è qui che entra in gioco qualcosa noto come forza nucleare forte. La forza nucleare forte tiene insieme il nucleo, impedendo alle particelle di essere espulse. Tuttavia, sebbene questa forza sia forte, ha un intervallo ristretto e, nel caso di un nucleo grande, potrebbe non essere in grado di contenere tutte le particelle. Di conseguenza, l’atomo diventa instabile e inizia a emettere particelle, in un processo noto come radioattività.
Nel caso del decadimento alfa, la particella è costituita da due protoni e due neutroni strettamente legati tra loro. Questa particella sembra essere identica nella struttura al nucleo di un atomo di elio, e gran parte della fornitura di elio della Terra proviene in realtà dal decadimento alfa. Quando la particella alfa lascia l’atomo, portando con sé protoni e neutroni, il numero atomico cambia e l’atomo diventa un nuovo elemento più stabile. La perdita di massa viene convertita in una piccola esplosione di energia.
Le particelle alfa sono estremamente deboli. Possono essere fermati con un pezzo di carta o anche una piccola sacca d’aria, rendendo il decadimento alfa relativamente non minaccioso per le persone che ci lavorano. Tuttavia, se viene ingerito un elemento che emette particelle alfa, ciò può causare un problema serio. Il gas radon, ad esempio, può essere inalato nei polmoni, dove le particelle alfa emesse dal gas possono causare gravi danni alle delicate cellule che rivestono i polmoni.
La tossicità del decadimento alfa all’interno del corpo è stata sospettata in diversi avvelenamenti di alto profilo. Introducendo elementi che emettono particelle alfa nel cibo, un avvelenatore può uccidere con successo qualcuno senza causare problemi alle persone nell’ambiente circostante. La morte per decadimento alfa sembra essere particolarmente popolare tra le spie russe, anche se è noto che altri agenti clandestini la impiegano occasionalmente.