Quando um núcleo sofre decaimento alfa, ele se transforma em um nuclídeo diferente emitindo uma partícula alfa (um núcleo de hélio, 4He). Por exemplo, quando o urânio 238U sofre decaimento alfa, ele se transforma em tório 234Th segundo a reação 238U → 234Th + 4He. Este decaimento alfa a partir de 238U pode ocorrer espontaneamente (sem uma fonte externa de energia) porque a massa total do decaimento produz 234Th e 4He e é menor que a massa do original 238U. No entanto, a meia-vida do 238U para este processo de decaimento e é 4,5 x 109 anos.
Assinale a alternativa que melhor explica o motivo do processo 238U → 234Th + 4He ser espontâneo, porém tão demorado.
A energia de massa total dos produtos de decaimento é menor que a energia de massa do nuclídeo original.
O fator Q para o decaimento 238U → 234Th + 4He é de 4,25 MeV, onde essa quantidade de energia é liberada pelo decaimento alfa de 238U, sendo transferida da energia de massa de 238U para a energia cinética dos dois produtos.
Esse núcleo de 238U é cercado por uma barreira potencial intensa, e o decaimento alfa torna-se possível apenas como resultado do tunelamento dessa barreira pela partícula alfa.
A demora na reação espontânea é uma propriedade natural do núcleo de 238U, também presente em seu isótopo 228U com tempos de decaimento de meia-vida similares.
Para o decaimento ocorrer, o núcleo de 238U deve absorver 4,25 MeV do ambiente a fim de promover a ejeção da partícula alfa, efetivando a reação de decaimento.