Beta rozpad

Beta minus

Na úrovni nukleonu n → p + e⁻ + ν̄ₑ. V celém jádře zůstává A stejné a Z se zvýší o jednu. Náboj se zachovává: nový proton má +e, elektron −e a antineutrino je neutrální. Dceřiné jádro je proto následující prvek v periodické tabulce.

Beta plus a elektronový záchyt

Při β⁺ se proton mění na neutron a vznikají pozitron a neutrino: p → n + e⁺ + νₑ. A se nemění a Z klesne o jednu. Elektronový záchyt také sníží Z o jednu. Který kanál je energeticky možný, závisí na rozdílech atomových hmotností.

Proč je beta spektrum spojité

Určitý přechod má pevnou celkovou Q-hodnotu, ale elektron nedostane vždy stejnou energii. Energie a hybnost se dělí mezi beta částici, neutrino a zpětný ráz dceřiného jádra. Proměnlivý podíl neutrina vytváří spojité spektrum elektronů s charakteristickým koncovým bodem.

Spojité beta spektrum bylo historicky zásadním vodítkem k hypotéze neutrina. Kdyby v konečném stavu byly pouze elektron a dceřiné jádro, pevná Q-hodnota by dávala téměř jedinou energii elektronu. Třetí částice umožňuje zachovat energii a hybnost v každém jednotlivém ději, nikoli pouze v průměru mnoha rozpadů.

Slabá interakce

Na kvarkové úrovni odpovídá β⁻ přeměně kvarku d na kvark u prostřednictvím nabitého proudu slabé interakce. Tento popis vysvětluje, jak se neutron může změnit na proton a současně zůstat zachovány energie, hybnost, náboj a příslušná kvantová čísla.

Interakce s látkou

Beta částice jsou obvykle pronikavější než alfa a podél dráhy ionizují řidčeji. Stínění závisí na energii; velmi husté materiály mohou zvýšit brzdné záření. Dceřiné jádro může zůstat excitované a následně emitovat gama, takže oba kroky mohou následovat za sebou.

Při výpočtu Q pro β⁺ je nutné dávat pozor na použití atomových hmotností. Emise pozitronu musí energeticky pokrýt vznik pozitronu i správnou bilanci elektronů, takže podmínka je přísnější než samotná přeměna protonu na neutron. Elektronový záchyt proto může být možný i tam, kde β⁺ možný není.

Řešené příklady

1. β⁻

2. β⁺

3. ν̄ₑ