科普：ALPHA射线就像达姆弹

岳东晓

有人说，ALPHA粒子一张纸就能挡住，人体皮肤也能阻挡，安啦。为什么ALPHA粒子穿透距离如此不济呢？因为它的质量大，比BETA射线（电子）大8000倍。

ALPHA粒子就是氦原子核，其质量约为4GeV，其动能约为5MeV。显然其速度远小于光速。用牛顿力学动能公式 1/2mv^2, 我们可以算出其速度只有光速的20分之一 ( 1/2 * 4 * v^2 = 0.005 -> v ~ 0.05) (相对论能量公式 E^2 = p^2 + m^2 当然得出几乎同样结果)。

一个带电粒子射入物体会与物体内的带电粒子发生同性相斥、异性相吸的电作用，这种远距离作用称为“碰撞”。假设射入粒子速度为V，那么这个粒子与物体内电荷的作用时间与V成反比。也就是说物体内电荷得到的冲量与V成反比。这个冲量也就是物体内电荷获得的动量。这不过是牛顿第二定律： dp = f * dt。而“被撞”带电粒子获得的动能则是动量的平方除以其质量M的二倍。简言之，入射粒子“碰撞”一次损失的动能与被撞粒子的质量成反比，与入射粒子速度平方成反比。

由此可见，速度越慢，单次相遇损失的能量越大。这个道理很简单，如果入射粒子太快，还来不及与物体内的电荷相互作用就飞过去了。另外可以看出，能量主要是损失给物体内的电子。入射粒子与原子核的电相互作用基本不损失能量（加上原子核很小，粒子与原子核近距作用的几率非常小）。

ALPHA粒子穿透距离短，正是因为其速度小，很快就把能量传递出去了。

但这并不是件什么好事。恰恰相反。放射对人体的危害往往是因为吸入放射物，然后放射物在体内衰变，射出各种射线。如果射出的是ALPHA粒子，则几乎全部能量都在短距离被吸收，导致细胞受到严重杀伤。这就像所谓“开花弹”一样，其穿透力不强正是其杀伤力所在。

日本核堆泄露出来的钚(Pu)衰变就能释放ALPHA粒子。