Ursprunglig fråga:
Hejsan! Varför kan naturlig radioaktivitet innebära utsändning av alfapartiklar men aldrig vätekärnor?

Har det något med laddningsbevarandet att göra?
/Nicole P, Kärrtorps gymnasium, Kärrtorp

Svar:
Hejsan Nocole! Proton-sönderfall förekommer inte naturligt precis som du säger, medan alfa-sönderfall förekommer. Man har observerat andra exotiska sönderfall också, t.ex. ¹⁴C-sönderfall.

Anledningen har inte direkt med laddningsbevarandet att göra, även om sönderfallet måste bevara laddningen. Det har att göra med bindningsenergin. Bindningsenergin per nukleon för en alfa-partikel är 7 MeV (se fråga 14847 ) och för en typisk tung kärna 7.5 MeV. Det kostar alltså 4*0.5=2 MeV att ta loss en alfa-partikel. Det är en energi som lätt kan kompenseras av variationen i bindningsenergi hos olika kärnor eftersom bindningsenergin per nukleon ökar med minskande A (masstal) för tunga kärnor.

Protonen däremot har ingen bindningsenergi, så det skulle kosta c:a 7 MeV att ta loss en proton. Detta kan inte kompenseras av den lilla vinsten i bindningsenergi man får med minskande A.

För mycket protonrika kärnor har man faktiskt i laboratoriet observerat s.k. b-fördröjt proton-sönderfall. Det förekommer i sällsynta fall när b-sönderfallet går till så högt liggande tillstånd att den sista protonen är obunden.
/Peter E

Nyckelord: radioaktivt sönderfall [38]; alfasönderfall [7];