DECAIMENTO ALFA E O FENÔMENO DO TUNELAMENTO QUÂNTICO

Eder Marcos Raineri; Jucimar Peruzzo

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Trabalho

Título do Trabalho

DECAIMENTO ALFA E O FENÔMENO DO TUNELAMENTO QUÂNTICO

Autores

Eder Marcos Raineri
Jucimar Peruzzo

Modalidade

Graduação, Pós-graduação e Qualificação Profissional - Não Bolsista

Área temática

Ciências Exatas e da Terra

Data de Publicação

03/10/2019

País da Publicação

Brasil

Idioma da Publicação

Português

Página do Trabalho

https://www.even3.com.br/anais/sepeifcconcordia2019/174119-decaimento-alfa-e-o-fenomeno-do-tunelamento-quantico

ISSN

2317-8671

Palavras-Chave

Decaimento alfa, tunelamento quântico, efeito túnel.

Resumo

O decaimento radioativo é o processo de emissão de partículas e/ou energia a partir de núcleos instáveis, de modo a formarem núcleos estáveis. O decaimento alfa consiste na emissão, por núcleos instáveis pesados, de 2 prótons e 2 nêutrons, ligados na forma de núcleos de Hélio. O núcleo que emite uma partícula alfa sofre uma transmutação nuclear, diminuindo seu número atômico em 2 unidades e o número de massa em 4 unidades. No início do século XX sabia-se que o núcleo de Urânio 238, por exemplo, tinha uma barreira de potencial coulombiana de 8,8 MeV de altura. Portanto, esperava-se que, para poder se desligar do núcleo e ser ejetada, uma partícula alfa deveria ter uma energia superior à altura dessa barreira. O paradoxo da emissão alfa surgiu devido ao fato de que as partículas emitidas tinham energias menores, de até 4,2 MeV. Este paradoxo confronta diretamente as leis da física clássica newtoniana, que diz que uma partícula não pode ultrapassar uma barreira sem ter energia suficiente para tal feito, mas na mecânica quântica, onde a partícula também é tratada como onda, esse fato torna-se possível. Assim, o objetivo deste trabalho é analisar teoricamente, através de uma revisão bibliográfica, o decaimento alfa e a sua possibilidade através do tunelamento quântico onde, mesmo com energia cinética menor que a altura da barreira de potencial, uma partícula consegue ultrapassá-la. Para ser realizada esta análise partiu-se dos conceitos físicos das ondas de matéria de de Broglie, analisou-se o comportamento de uma partícula de massa m e energia E incidindo numa barreira de potencial, o qual é regido por funções que são soluções da equação de Schrödinger. Constatou-se matematicamente que, mesmo tendo uma energia menor que a altura da barreira de potencial, existe uma probabilidade não nula de a partícula penetrar e ultrapassar a barreira. Esse é o efeito túnel ou tunelamento quântico, onde uma partícula pode transpor uma barreira de potencial classicamente proibida. E isso somente é possível porque a partícula se comporta também como onda. A explicação dada à emissão alfa por tunelamento quântico foi exposta em 1928 por G. Gamow, R. Gurley e E. Condon. O decaimento radioativo de um núcleo pela emissão de partículas alfa requer, primeiramente, que 2 prótons e 2 nêutrons se combinem dentro do núcleo. Uma partícula alfa que é formada abaixo do nível de energia no qual o campo de coulomb começa a aparecer, não pode deixar o núcleo. Entretanto, uma partícula em um estado de energia positiva pode passar através da barreira de potencial elétrico. Uma porção da onda incidente no interior da barreira de coulomb pode ser transmitida para o exterior. Isso significa que há uma probabilidade finita de que essa partícula possa existir fora do núcleo, ou seja, ser emitida abrindo uma espécie de túnel através da barreira de energia.

Título do Evento: Semana de Ensino, Pesquisa e Extensão 2019
Cidade do Evento: Concórdia
Título dos Anais do Evento: Anais da Semana de Ensino, Pesquisa e Extensão do IFC Campus Concórdia
Nome da Editora: Even3
Meio de Divulgação: Meio Digital

Como citar

RAINERI, Eder Marcos; PERUZZO, Jucimar. DECAIMENTO ALFA E O FENÔMENO DO TUNELAMENTO QUÂNTICO.. In: Anais da Semana de Ensino, Pesquisa e Extensão do IFC Campus Concórdia. Anais...Concórdia(SC) IFC Campus Concórdia, 2019. Disponível em: https//www.even3.com.br/anais/sepeifcconcordia2019/174119-DECAIMENTO-ALFA-E-O-FENOMENO-DO-TUNELAMENTO-QUANTICO. Acesso em: 09/05/2025