العربيةAR⌄
اضمحلال بيتا
يغير اضمحلال بيتا توازن البروتونات والنيوترونات عبر التفاعل الضعيف. في بيتا ناقص يتحول نيوترون إلى بروتون مع انبعاث إلكترون وضديد نيوترينو، وفي بيتا موجب يتحول بروتون إلى نيوترون مع بوزيترون ونيوترينو، كما يمكن أن يحدث التقاط إلكترون.
قنوات بيتا والموازنة النووية
في β⁻ يبقى العدد الكتلي A ثابتاً ويزداد Z بمقدار واحد. في β⁺ يبقى A ثابتاً وينخفض Z بمقدار واحد. التقاط الإلكترون يخفض Z أيضاً بمقدار واحد لأن بروتوناً يلتقط إلكتروناً ويتحول إلى نيوترون مع انبعاث نيوترينو.
المعادلات تحفظ الشحنة وعدد اللبتونات والطاقة والزخم. كتابة النيوترينو أو ضديد النيوترينو ليست إضافة تجميلية؛ فهي ضرورية للمحاسبة الفيزيائية الصحيحة ولتفسير القياسات.
الطيف المستمر ودور النيوترينو
إلكترونات بيتا لا تخرج بطاقة واحدة ثابتة في الانتقال نفسه، بل بطيف مستمر حتى طاقة نهاية. السبب أن طاقة Q تتقاسمها النواة المرتدة والإلكترون والنيوترينو، وتتغير حصة كل جسيم من حدث إلى آخر.
كان الطيف المستمر دليلاً تاريخياً مهماً على وجود جسيم غير مرئي تقريباً يحمل طاقة وزخماً. النيوترينوات تتفاعل بضعف شديد مع المادة، ولذلك يصعب كشفها مقارنة بالإلكترونات أو الفوتونات.
الطاقة والموقع على مخطط النويدات
قيمة Q تحدد ما إذا كانت قناة بيتا ممكنة طاقياً. استعمال الكتل الذرية يتطلب صيغاً متسقة خاصة في β⁺ لأن تكوين البوزيترون يفرض تكلفة طاقة مرتبطة بكتل الإلكترونات.
على مخطط النويدات تتحرك β⁻ نحو Z أكبر وN أصغر مع ثبات A، بينما تتحرك β⁺ أو عملية التقاط الإلكترون نحو Z أصغر وN أكبر. هذه التحولات تساعد النواة على الاقتراب من نسبة N/Z أكثر ملاءمة.
التفاعل مع المادة والكشف
إلكترونات و بوزيترونات بيتا جسيمات مشحونة أخف من ألفا، لذلك تكون مساراتها أكثر تشتتاً واختراقها عادة أكبر من ألفا. تفقد الطاقة بالتأين والإثارة، وعند طاقات مرتفعة يمكن أن يصبح إشعاع الكبح مهماً.
البوزيترون يفنى عادة مع إلكترون بعد أن يبطؤ، منتجاً فوتونين بطاقة 511 keV تقريباً لكل منهما في حالة الفناء عند السكون. يمكن استخدام هذه الإشارة المميزة في الكشف والتصوير الطبي.
عند حل أي مسألة نووية، ابدأ بتحديد النظام والوحدات وما إذا كانت الكتل ذرية أم نووية، ثم افحص حفظ A وZ والطاقة والزخم. هذه الخطوات تمنع كثيراً من الأخطاء العددية وتفصل بين علاقة فيزيائية عامة وبين تقريب صالح فقط في سياق محدد.
عند حل أي مسألة نووية، ابدأ بتحديد النظام والوحدات وما إذا كانت الكتل ذرية أم نووية، ثم افحص حفظ A وZ والطاقة والزخم. هذه الخطوات تمنع كثيراً من الأخطاء العددية وتفصل بين علاقة فيزيائية عامة وبين تقريب صالح فقط في سياق محدد.
عند حل أي مسألة نووية، ابدأ بتحديد النظام والوحدات وما إذا كانت الكتل ذرية أم نووية، ثم افحص حفظ A وZ والطاقة والزخم. هذه الخطوات تمنع كثيراً من الأخطاء العددية وتفصل بين علاقة فيزيائية عامة وبين تقريب صالح فقط في سياق محدد.
أمثلة محلولة
بيتا ناقص
الحل
إذا كان A=14 وZ=6، فإن β⁻ يعطي بنتاً لها A=14 وZ=7 مع إلكترون وضديد نيوترينو.
بيتا موجب
الحل
إذا كان A=22 وZ=11، فإن β⁺ يعطي بنتاً لها A=22 وZ=10 مع بوزيترون ونيوترينو إذا كانت قيمة Q تسمح.
ثبات العدد الكتلي
الحل
في قنوات بيتا الأساسية لا يخرج نوكليون من النواة، لذلك يبقى A ثابتاً رغم تغير هوية بروتون ونيوترون.