Альфа-частинка

Альфа-частинка
Символ	α
Родина	бозон
Група	іон
Фізичні властивості
Маса	3 727,3794981912 МеВ/с²
Ізоспін	0
Магнітний момент	0 J/T
Властивості ядер
Хімічний символ	4He2+
Запис у SMILES	[4He++] і [He+2][1]
Альфа-частинка у Вікісховищі

А́льфа-части́нка (α-частинка) — позитивно заряджена частинка, що складається з 2 нейтронів і 2 протонів, тобто є ядром атома гелію-4 (⁴He²⁺).

Альфа-частинки мають у своєму складі два протони та два нейтрони та є подвійними магічними ядрами, тобто відзначаються особливою стабільністю. Вони є одним з продуктів спонтанного розпаду радіоактивних ізотопів, таких як радій чи торій. Потік α-частинок іноді називають α-променями. Альфа-розпад трансформує один хімічний елемент на інший, знижуючи атомний номер на два та атомну масу на чотири. Кінетична енергія альфа-частинок, які утворюються під час альфа-розпаду, зазвичай становить кілька МеВ. При зіткненнях з атомами середовища новоутворена альфа-частинка сповільнюється, і, урешті-решт, приєднує два електрони, перетворюючись на нейтральний атом гелію.

Найпоширеніше джерело альфа-частинок — нестабільні важкі ізотопи, що розпадаються через альфа-канал. Альфа-розпад відбувається за рахунок двох фундаментальних взаємодій: електромагнітної і сильної. Внаслідок кулонівських сил альфа-частинка відштовхується від ядра, і, за відсутності інших чинників, залишила б його за приблизно 10⁻²³ секунди^[2], але сильна взаємодія, навпаки, притягує її до ядра, причому зі значно більшою силою. Сильна взаємодія має обмежений радіус, тому якщо альфа-частинка опиниться на деякій відстані від ядра, то вона залишає його й розганяється кулонівськими силами до великої швидкості. Оскільки у квантовій механіці положення частинки є невизначеним, вона може тунелювати через потенційний бар'єр з ймовірністю, яка залежить від висоти цього бар'єру та зменшується з ростом заряду ядра. Це пов'язано з тим, що далекодійні електромагнітні сили відштовхують частинку від кожного протона ядра, тоді як близькодійні ядерні сили притягують її лише до найближчих нуклонів^[3][4]. Через це, альфа-розпад є більш характерним для важких ядер.

При альфа-розпаді виділяється енергія

${\displaystyle Q=[M_{n}-M_{n-4}-M_{\alpha }]c^{2}}$

де M — маси початкового ядра, ядра, з кількістю протонів і нейтронів меншою на 2, і ядра альфа-частинки відповідно. Якщо Q > 0, то реакція стає енергетично вигідною, а отже, альфа-частинка має шанс подолати потенційний бар'єр і вийти з ядра^[5]. Інший спосіб представити цю умову – середня енергія звʼязку на нуклон у ядрі є меншою ніж 7 МеВ (енергія звʼязку на нуклон в альфа-частинці)^[6]. Найлегший ізотоп, для якого альфа-розпад спостерігається з суттєво ненульовою ймовірністю, це телур-104^[7]. Легкі ізотопи, наприклад берилій-8, також утворюють альфа-частинки при розпаді, проте розпад таких ядер часто відносять не до альфа-розпадів, а до поділу складних ядер^[8]. Кінетична енергія альфа-частинок варіюється від 1,83 МеВ (144Nd) до 11,65 МеВ (ізомер 212mPo)^[5].

Згідно з законом Гейгера–Неттола період напіврозпаду експоненційно залежить від енергії альфа-частинки, що утворюється^[9].

Відомо близько 300 ізотопів, у яких спостерігається альфа-розпад^[5]. Найбільш практично важливими (тобто, джерелами достатньо інтенсивного альфа-випромінювання) вважаються:

• Торій-228, 229, 230, 232,
• Уран-232, 233, 234, 235, 236, 238,
• Плутоній-238, 239, 240, 241, 242,
• Кюрій-242, 243, 244, 245, 246,
• Каліфорній-249, 250, 251, 252,
• Гадоліній-148 і 150,
• Америцій-241 і 243,
• Полоній-210,
• Самарій-146,
• Берклій-247,
• Радій-226,
• Актиній-227,
• Протактиній-231,
• Нептуній-237^[10]

Потрійний розпад — це рідкісна форма поділу ядра, як спровокованого тепловим нейтроном^[11] так і спонтанного^[12]. У кількох випадках на тисячу ядро важкого елемента може розпастися на три або більше частини^[13]. У таких реакціях в 90 % випадків одним з продуктів розпаду є альфа-частинка^[14]. Кінетична енергія альфа-частинок, що виділяються при потрійному розпаді, значно вища за енергію продуктів альфа-розпаду і в середньому становить 16 МеВ^[15].

Альфа-частинки становлять дещо менше ніж 10 % всіх космічних променів^[16], а серед частинок, енергія яких вища за 1 ГеВ, — 13 %^[17]. Природа виникнення космічних променів досі не є до кінця зрозумілою, оскільки галактичне магнітне поле викривляє їх траєкторії, і неможливо визначити, в якому саме напрямку знаходилося їхнє джерело. Найбільш ймовірним механізмом виникнення високоенергетичних (понад сотні МеВ) космічних променів є вибухи наднових^[18]. Частинки низької енергії випромінюються звичайними зорями, зокрема Сонцем (сонячний вітер)^[19].

Загалом, альфа-частинки є ядрами гелію-4, і можуть бути отримані іонізацією, наприклад, в прискорювачах. Проте зазвичай цей термін використовується для частинок, які утворюються в ході ядерних реакцій, тоді як позбавлений електронів атом гелію називають двічі іонізованим гелієм і позначають He^2+[20].

Альфа-частинка є сферично-симетричним об'єктом, має зарядовий радіус приблизно 1,67824 фемтометрів і заряд +2^[21].

Маса альфа-частинки становить 3,727 ГеВ, що відповідає 4,0015 а. о. м. або 6,645×10⁻²⁷ кілограмів^[22].

Для розділення альфа-частинки на складники, потрібно витратити 28,29688 МеВ (≈7,08 МеВ на нуклон), тобто альфа-частинка є дуже сильно зв'язаною й стабільною^[23].

Спін і магнітний момент альфа-частинки дорівнюють нулю, тобто альфа-частинка належить до бозонів^[22].

Після відкриття 1896 року Антуаном Беккерелем радіоактивності, а 1898 року П'єром і Марією Кюрі радію, фізики отримали потужні джерела радіоактивного випромінювання, що стало поштовхом до подальших досліджень^[24].

У 1899–1900 роках незалежно один від одного Ернест Резерфорд в Монреалі та Поль Віллар у Парижі класифікували радіоактивне випромінювання на три типи за його відхиленням у магнітному полі та проникною здатністю.^[25]. Резерфорд назвав альфа-променями випромінювання з найменшою проникною здатністю та позитивним зарядом; два інші типи отримали назву бета- і гамма-випромінювання. Він також визначив відношення маси альфа-частинки до її заряду і, спираючись на ці дані, висловив припущення, що вона є двічі іонізованим атомом гелію. 1908 року Резерфорд підтвердив це припущення, показавши, що альфа-випромінювання супроводжується появою атомів гелію. Для цього радіоактивне джерело помістили в скляну ампулу з дуже тонкими стінками, що пропускали альфа-частинки. Цю ампулу розмістили всередині другої, із товстішими стінками. Через деякий час після початку експерименту за допомогою спектроскопії було встановлено, що у зовнішній ампулі накопичився гелій^[26].

Продовжуючи досліджувати альфа-частинки, 1911 року Резерфорд разом з Гансом Гейгером і Ернестом Марсденом провели славнозвісний експеримент з обстрілювання альфа-частинками золотої фольги. Золота фольга завтовшки менше мікрометра (за такої товщини, у фользі було лише кілька сотень шарів атомів) обстрілювалася альфа-частинками, що вилітали з радієвого джерела, а після проходження через фольгу замірялися кути, на які альфа-частинки розсіювалися. Під час цього експерименту було відкрито, що хоча зазвичай при прольоті через тонкий шар речовини альфа-частинка лише відхиляється на невеликий кут, проте зрідка (приблизно в одному випадку на 8000) вона відбивається назад. Ці експерименти врешті-решт призвели до відкриття сучасних уявлень про будову атома: масивне й невелике атомне ядро в центрі та електрони на великій відстані навколо нього. До цих експериментів найбільш поширеним уявленням про будову атома була модель Томпсона, або пудингова модель: позитивно заряджений атом, в якому, немов родзинки в кексі, сидять електрони. Стара модель не могла пояснити поведінку альфа-частинок, бо легкий електрон не міг відбити важку альфа-частинку, а жодних інших структурних елементів модель не передбачала^[27].

Трансмутація елементів під час радіоактивного розпаду була відома ще з 1901 року, але 1917 року Резерфорд відкрив й інший тип перетворень. Випускаючи альфа-частинки в повітря він помітив, що це призводить до виникнення іонів водню. Пізніше було показано, що причиною цього є реакція альфа-частинок з азотом, яка породжувала невідомий на той час ізотоп кисню й протон^[28]:

¹⁴N + α → ¹⁷O + p

Це було першою відкритою ядерною реакцією^[29].

Хоча антигелій-3 був отриманий ще 1971 року^[30], антиальфа-частинку змогли створити лише 2011 року^[31] зусиллями вчених Брукгейвенської національної лабораторії^[32].

Магнітний альфа-спектрометр розташований на МКС, проаналізував 250 мільярдів космічних променів. Якби хоча б один з них виявився антиальфа-частинкою, це був би сильний аргумент на користь наявності значних скупчень антиматерії у Всесвіті, оскільки утворення такої структури в реакціях звичайної матерії дуже малоймовірно^[33]. Наразі було зафіксовано декілька кандидатів, але остаточного підтвердження, що це була саме антиальфа-частинка, а не помилка детекції — немає^[34].

Завдяки значній кінетичній енергії альфа-частинки дуже інтенсивно взаємодіють з атомами середовища. Довжина їхнього пробігу пропорційна кубу початкової швидкості або четвертому ступеню швидкості для частинок з початковою енергією більшою за 11 МеВ, але не перевищує кількох міліметрів у конденсованих середовищах і кількох сантиметрів у повітрі^[35].

Пружним розсіянням називається явище, при якому сумарна кінетична енергія після зіткнення не змінюється, а лише відбувається перерозподіл енергії й імпульсу між частинками^[35].

Альфа-частинки практично не розсіюються на електронах через велику масу: максимальне відхилення альфа-частинок при розсіянні на електроні становить тридцять кутових секунд. Розсіяння на ядрі описується формулою Резерфорда^[35]:

${\displaystyle \sigma (\theta )={\frac {1}{4}}Nnd\left({\frac {zZe^{2}}{mv^{2}}}\right)^{2}{\frac {1}{sin^{4}\theta /2}}}$,

де N — кількість частинок, що падають на одиницю площі мішені за 1 секунду; n — об'ємна концентрація ядер; d — товщина мішені; Z — заряд ядра-розсіювача; z, m і v — відповідно заряд, маса й швидкість частинки. Ця формула побудована з урахуванням лише кулонівських сил, і тому не враховує різноманітні квантові ефекти. Квантові ефекти враховано у формулі Мотта^[35].

У результаті непружного розсіяння електрон вибивається з атома, який іонізується, а сама альфа-частинка втрачає частину енергії. Через заряд +2, велику масу і запаси кінетичної енергії, під час пробігу альфа-частинка активно іонізує атоми на своєму шляху^[36].

Інтенсивність іонізації, створюваної альфа-частинкою, нелінійно залежить від її енергії. Цю залежність демонструє крива Бреґґа. Найінтенсивніше альфа-частинка втрачає енергію незадовго до зупинки^[35].

Через інтенсивну взаємодію, альфа-частинки швидко втрачають енергію, тому їхня проникна здатність дуже мала: щоб їх зупинити, достатньо листка паперу або верхнього шару ороговілого епідермісу. Середня довжина пробігу альфа-частинок залежить від їхньої енергії та густини середовища: в повітрі це 4 і 7 сантиметрів для енергії 5,3 і 7,7 МеВ відповідно. В папері пробіг частинок таких енергій це 50 і 92 мікрометри, а в воді (або м'яких тканинах людини) — 40 і 72 мікрометри^[37].

У напівпровідникових приладах наслідки влучання альфа-частинок призводять до «м'яких помилок». Це відкриття призвело до суворого контролю радіоактивних елементів в упаковці напівпровідникових матеріалів^[38].

У випадку непружного розсіяння на ядрах в альфа-частинки вистачає енергії для того, щоб перескочити через кулонівський бар'єр і злитися з ядром. Після цього, зазвичай, утворюється проміжне нестабільне ядро, що невдовзі розпадається, виділяючи нейтрони, гамма-кванти або заряджені частинки^[39].

Альфа-частинки є високоцитотоксичними, оскільки вони викликають складні ураження ДНК. Глибина проникнення альфа-частинок у біологічні тканини становить <100 мкм, лінійне перенесення енергії — 50–230 кеВ/мкм^[40]. Через малу глибину поглинання та нездатність проникати крізь зовнішні шари шкіри, альфа-частинки, як правило, не є небезпечними для життя, якщо джерело не проковтнули або не вдихнули^[41].

При потраплянні всередину тіла, через високу іонізуючу здатність небезпека сильно зростає. Головним фактором ризику, який визначає, чи загине клітина, є проходження альфа-частинки через ядро. В такому випадку шанси пошкодження ДНК дуже зростають. Пошкодження може відбуватися як напряму іонізацією молекули ДНК (яка може супроводжуватися її розривом), так і іонізацією навколишніх молекул (перш за все — води, з ймовірним утворенням гідроксид-іона), які вступають в реакцію з ДНК. Для альфа-частинок перший механізм є більш суттєвим, ніж для бета- і гамма-випромінювання. Іншою важливою причиною запуску апоптозу клітини може бути пошкодження клітинної мембрани, особливо якщо альфа-частинка рухалася вздовж неї^[40][41].

Одна альфа-частинка створює декілька тисяч пар іонів на мікрометр пробігу у біологічних тканинах^[42]. Загальна кількість атомів, іонізованих однією частинкою, може досягати 250 тисяч. Іонізація спричиняє велику кількість небезпечних хімічних реакцій, таких як окиснення гуаніну, утворення вільних радикалів, активація АТФ і т. ін. Відносну біологічну ефективність (ВБЕ) альфа-випромінювання приймають рівною десяти за шкалою, де за одиницю приймається біологічний ефект, створюваний гамма-випромінюванням^[43]. Втім, це число сильно варіюється залежно від енергії частинок і типу тканин: наприклад, для сперматозоїдів ВБЕ альфа-частинок може доходити до 25^[44].

Міжнародна комісія з радіаційного захисту наводить оцінки ВБЕ для альфа-випромінювання від 10 до 35 залежно від тканин й енергії частинок. Радіаційний ваговий коефіцієнт (коефіцієнт оцінки загальної шкоди для здоров'я, порівняно з гамма-випромінюванням) рекомендується приймати рівним 20 для альфа-випромінювання^[45].

Надзвичайно потужним альфа-випромінювачем є полоній-210. Він легко зв'язується з білковими молекулами та накопичується на їхній поверхні, а його період напіврозпаду є достатньо великим, щоб він міг накопичуватися в організмі, тому його вважають однією з найбільш токсичних відомих речовин. Полоній постійно утворюється в атмосфері під час розпаду радону. Він вважається основним джерелом альфа-радіації в їжі; особливо багаті ним морські продукти^[46]. Також він накопичується в листках деяких рослин, зокрема тютюну, через що під час паління потрапляє безпосередньо до легень, роблячи свій внесок у канцерогенність тютюнового диму.^[47]. З іншого боку, курці мають зазвичай товщий шар слизу на бронхах, що частково знижує шкоду^[45]. Полоній-210 був використаний для вбивства російського дисидента та колишнього співробітника ФСБ Олександра Литвиненка у 2006 році^[48].

Через низьку проникну здатність, радіаційний захист від альфа-випромінювання передбачає не екранування самого випромінювання, а захист від вторинних небезпек, головною з яких є потрапляння джерел випромінювання всередину тіла: в легені (через дим, пил, випаровування), в органи травлення (через проковтування безпосередньо чи після потрапляння на їжу), у відкриті рани. Звичайні міри застороги передбачають використання посуду, що не б'ється, заборону паління, ретельне миття рук, використання захисних рукавичок і спеціального лабораторного одягу, максимальне розділення їдальні від робочої зони, недопустимість зберігання їжі в лабораторії, недопустимість роботи з незагоєними ранами, правильну утилізацію відходів, хорошу вентиляцію, за потреби — роботу в респіраторі (радон, один з альфа-випромінювачів, є газом за нормальних умов), заборону піпетування ротом, регулярну перевірку лічильником Гейгера на наявність забруднення^[49][50]. Бажаною є повна ізоляція джерел випромінювання і робота з альфа-випромінювачами виключно у боксі з рукавичками^[51].

Додатковим фактором ризику є супутнє нейтронне випромінювання, яке виникає при взаємодії частинок з легкими ядрами, в тому числі з киснем з повітря, і має значно більшу проникну здатність. Багато альфа-випромінювачів також є гамма-випромінювачами. Продукти розпаду альфа-випромінювачів також можуть бути радіоактивними, але розпадатися по інших каналах^[52]. Альфа-частинки можуть у вигляді гелію накопичуватися всередині герметичної ємності, де зберігається радіоактивна речовина, і створювати тиск, який може призвести до вибуху^[53].

Довготривалий контакт з альфа-випромінювачами призводить до деградації пластику (розкладання на газоподібні фракції: вуглекислий газ, водень та ін.), що необхідно враховувати при їхньому зберіганні^[54].

Існують перспективи використання альфа-частинок для лікування ракових пухлин. За даними досліджень, для знищення ракової клітини достатньо трьох влучань альфа-частинок, тоді як у разі використання бета-випромінювання для досягнення такого самого ефекту потрібні кілька тисяч влучань. Крім того, завдяки низькій проникній здатності альфа-частинок їх можна використовувати прицільніше, мінімізуючи опромінення здорових тканин.^[55].

Іншим медичним застосуванням альфа-частинок є радонові ванни. За деякими даними, купання у насиченій радоном воді або приймання її внутрішньо може бути корисним для здоров'я. Однак, використання таких процедур може бути пов'язане з радіаційною небезпекою, бо при них шкіра і легені опромінюються сильніше, ніж інші органи, що може підвищувати ризик розвитку пухлин^[56].

Завдяки своїм іонізуючим властивостям альфа-частинки використовують в іонізаторах повітря. Одним із конструктивних елементів ізотопного іонізатора є джерело альфа-випромінювання. Альфа-частинки, які воно випромінює, інтенсивно іонізують повітря, після чого утворені позитивні й негативні іони розділяються електричним полем.^[57]. Іонізоване повітря використовується для аероіонотерапії^[58].

Ізотопи, що випромінюють альфа-частинки, широко використовуються в радіонуклідних батареях. Їхніми перевагами є висока енергетичність альфа-частинок (наприклад, питома потужність полонія-210 становить 1200 ватів на кубічний сантиметр), а також низька проникна здатність, через що знімати енергію можна на невеликій ділянці простору. Радіоізотопні джерела енергії активно використовуються за відсутності доступу до зовнішніх джерел енергії, в першу чергу, в космічних апаратах^[10].

У 1970-х роках розроблялися електрокардіостимулятори, джерелом енергії яких був альфа-випромінювач плутоній-238. Експериментальні зразки були випробувані на собаках, а згодом імплантовані кільком людям. Завдяки тривалому періоду напіврозпаду джерело живлення могло працювати десятки років без потреби в хірургічній заміні. Радіаційний вплив на пацієнта був мінімальним, проте через побоювання щодо неконтрольованого поширення радіоактивних матеріалів, зокрема можливого використання їх терористами, Комісія з ядерного регулювання США запровадила жорсткі вимоги до постійного моніторингу пацієнтів, що зробило практичне використання таких пристроїв незручним і економічно недоцільним^[59].

В іонізаційних детекторах диму є невелика кількість (менше мікрограма)^[60] радіоактивної речовини. В детекторах, що випускалися в США, зазвичай містився америцій-241^[61], а у виготовлених в СРСР — плутоній. Альфа-частинки, що їх випромінює джерело, іонізують повітря у спеціальній камері детектора, і якщо ввести в цю камеру два електроди, між ними починає текти струм. Коли частинки диму потрапляють до детектора, вони притягують вільні іони до себе, через що сила струму зменшується, що й реєструється приладом. Такі детектори є дешевшими за сучасніші фотоелектричні, проте мають більші шанси на помилкові тривоги, а також, несуть радіаційні ризики в разі неправильної утилізації^[62].

При обстрілюванні берилію-9 альфа-частинками відбувається реакція^[63]

${\displaystyle He_{2}^{4}+Be_{4}^{9}\rightarrow C_{6}^{12}+n_{0}^{1}}$

Такі джерела є порівняно недорогими та простими у використанні. Вихід нейтронів на кюрі радіоактивності джерела та їхня енергія залежать від радіоактивного елемента, який продукує альфа-частинки. Використовуються джерела на основі радію, плутонію, полонію або америцію. Наприклад, джерела на основі америцію випромінюють 71 нейтрон на мільйон поглинутих альфа-частинок, з середньою енергією нейтронів 4,2 МеВ, а максимальною — 11 МеВ. Джерела на основі радію також продукують гамма-випромінювання, що може бути недоліком і потребувати додаткового захисту. Іноді замість берилію використовуються інші легкі елементи: фтор, літій, бор^[64][65].

Джерела нейтронів на основі плутонію й америцію^[64] використовують як пускові джерела нейтронів^[66] для стабільного та надійного ініціювання ланцюгової ядерної реакції в ядерних реакторах^[67]. Полоній-берилієві джерела використовуються в модульованому ініціаторі нейтронів для запуску ланцюгової реакції в ядерній зброї; вони були використані й в перших атомних бомбах, розроблених у межах Мангеттенського проєкту^[68].

Гелій є другим після водню компонентом зірок, тому альфа-частинки відіграють ключову роль в нуклеосинтезі. Вони утворюються під час реакції ядерного горіння водню, яка живить зірку основну частину її життя. На пізніших стадіях, під час ядерного горіння гелію, утворюються важчі елементи (вуглець і кисень). Для легких зірок типу Сонця нуклеосинтез обмежується цими двома реакціями, після чого відбувається перетворення на білого карлика, тоді як для масивніших зірок продукти горіння гелію також вступають у реакції, породжуючи розмаїття елементів^[69].

У ядрах зірок гелій утворюється з водню в ході багатостадійного процесу. Спочатку два протони утворюють ядро дейтерію (дейтрон). Це найповільніша частина процесу через малу ймовірність такої реакції. Дейтерій захоплює ще один протон і перетворюється на гелій-3. Нарешті, два ядра гелію-3 утворюють альфа-частинку і вивільняють два протони^[70]. Цей процес є основним джерелом енергії легких зір, серед них і Сонця^[70].

У важчих зірках існує ще один спосіб продукування альфа-частинок з протонів — вуглецево-азотний цикл. У ньому ядра вуглецю, азоту і кисню виступають каталізаторами перетворення, послідовно захоплюючи протони й розпадаючись^[71].

Зорі з масою понад 1,3 сонячної після спалення водню стискаються і розігріваються до вищих температур (понад 100 млн градусів), завдяки чому в них починаються різноманітніші ядерні процеси^[72].

Берилій-8, який утворюється при зіткненні двох альфа-частинок, є надзвичайно нестабільним і розпадається приблизно за 10⁻¹⁷ секунди. Тому для утворення важких елементів надзвичайно важливою є потрійна альфа-реакція — утворення вуглецю-12 при зіткненні альфа-частинки з берилієм-8 за той невеликий час, доки він існує. Для такої послідовності перетворень три альфа-частинки мають зустрітися практично в один момент, що і дало реакції назву^[72].

Далі ядра послідовно приєднують до себе альфа-частинки, утворюючи все важчі елементи^[72]:

${\displaystyle {\begin{array}{ll}{\ce {~{}_{6}^{12}C\ ~~+{}_{2}^{4}He\ ->~{}_{8}^{16}O\ \ ~+\gamma ~,}}&E=7.16\ {\mathsf {MeV}}\\{\ce {~{}_{8}^{16}O\ ~~+{}_{2}^{4}He\ ->{}_{10}^{20}Ne\ \ +\gamma ~,}}&E=4.73\ {\mathsf {MeV}}\\{\ce {{}_{10}^{20}Ne\ ~+{}_{2}^{4}He\ ->{}_{12}^{24}Mg\ +\gamma ~,}}&E=9.32\ {\mathsf {MeV}}\\{\ce {{}_{12}^{24}Mg\ +{}_{2}^{4}He\ ->{}_{14}^{28}Si\ ~~+\gamma ~,}}&E=9.98\ {\mathsf {MeV}}\end{array}}}$

І так до ядра нікелю-56. На кожному етапі цього процесу виділяється енергія^[72].

Деякі ядра, що утворюються таким чином, є нестійкими та розпадаються, породжуючи нові ланцюжки перетворень^[72].

Утворення ядер з ще більшою масою шляхом приєднання альфа-частинок не супроводжується виділенням енергії, тому в процесі життя зорі такі реакції не відбуваються. Важчі елементи утворюються шляхом інших реакцій: s-процесу і r-процесу^[72].

• Бета-частинки
• Гамма-квант
• Бета-розпад
• Радіоактивність
• Альфа-спектрометр
• Альфа-випромінювання

• Булавін Л.А., Тартаковський В.К. Ядерна фізика: Підручник. — 2, перероб. і доп. — Київ : Знання, 2005. — 439 с. — ISBN 966-346-020-2.

Каденко, В. А. Плюйко. ФІЗИКА АТОМНОГО ЯДРА. ТА ЧАСТИНОК. Підручник. 2-ге видання, перероблене і доповнене. (ЕЛЕКТРОННА ВЕРСІЯ). КИЇВ 2019.

• Каденко І.М., Плюйко В.А. Фізика атомного ядра та частинок. — 2, перероб. і доп. — Київ : ВПЦ "Київський університет", 2019. — 467 с. — ISBN 978-966-433-022-2.