Διάσπαση βήτα
Η διάσπαση βήτα αλλάζει την ισορροπία πρωτονίων και νετρονίων μέσω της αδύναμη αλληλεπίδραση. Στη β⁻ διάσπαση ένα νετρόνιο μετατρέπεται σε πρωτόνιο, ηλεκτρόνιο και ηλεκτρονιακό αντινετρίνο: n→p+e⁻+ν̄ₑ. Το μαζικός αριθμός Α μένει σταθερό, ενώ το Z αυξάνει κατά 1.
β⁻ λογιστική
Για γονέας (A,Z), η β⁻ κόρη έχει (A,Z+1). Το πυρήνα δεν χάνει νουκλεόν· αλλάζει το είδος ενός νουκλεόν.
Παράδειγμα: ¹⁴₆C→¹⁴₇N+e⁻+ν̄ₑ. Χρέωση, ενέργειας, ορμή και γωνιακή ορμή πρέπει να διατηρούνται.
Γιατί χρειάζεται το αντινετρίνο
Τα εκπέμπονται βήτα ηλεκτρόνια έχουν συνεχές ενεργειακό φάσμα, όχι μία μοναδική ενέργειας όπως σε απλό αποσύνθεση δύο σωμάτων.
Το αντινετρίνο μεταφέρει μεταβλητά ενέργειας και ορμή και αποκαθιστά τα νόμους διατήρησης. Χωρίς αυτό, τα πειραματικά φάσματα δεν θα ήταν συμβατά με διατήρηση ενέργειας-ορμής.
Αποτέλεσμα
Αποτέλεσμα:
β⁺ και σύλληψη ηλεκτρονίων
Σε β⁺ φθορά ένα πρωτόνιο μετατρέπεται σε νετρόνιο με εκπομπή ποζιτρονίου και νετρίνο ηλεκτρονίων: p→n+e⁺+νₑ. Απαιτεί επαρκές Q-τιμή.
Στο σύλληψη ηλεκτρονίων το πυρήνα συλλαμβάνει ηλεκτρόνιο εσωτερικού κελύφους: p+e⁻→n+νₑ. Και στις δύο περιπτώσεις το Z μειώνεται κατά 1 ενώ το A μένει ίδιο.
Αδύναμη αλληλεπίδραση
Η βήτα διάσπαση δεν οφείλεται στην ηλεκτρομαγνητική ή ισχυρή αλληλεπίδραση. Σε επίπεδο κουάρκ, η αδύναμη αλληλεπίδραση αλλάζει γεύση και επιτρέπει νετρόνιο↔μετασχηματισμοί πρωτονίων.
Το ποσοστό εξαρτάται από Q-τιμή, στοιχεία πυρηνικής μήτρας και κανόνες επιλογής, γι’ αυτό τα ημιζωές διαφέρουν δραματικά.
Φάσμα βήτα και τελικό σημείο
Η μέγιστη κινητική ενέργεια ηλεκτρονίων εμφανίζεται όταν νετρίνο και ανάκρουση παίρνουν ελάχιστη δυνατή ενέργειας. Το τελικό σημείο βοηθά στη μέτρηση Q-τιμές και στη μελέτη μάζα νετρίνων.
Δεν είναι σωστό να αναθέτουμε όλο το Q σε κάθε βήτα ηλεκτρόνιο. Η ενέργειας μοιράζεται γεγονός με γεγονός.
Αλληλεπίδραση με ύλη
Τα σωματίδια βήτα ιονίζονται και διασκορπίζω σε θέμα. Το εύρος είναι συνήθως μεγαλύτερο από άλφα, αλλά μικρότερο από πολύ διεισδυτικά φωτόνια γάμμα της ίδιας τάξης ενέργειας.
Η ακτινοβολία πέδησης μπορεί να είναι σημαντική για ενεργητικά ηλεκτρόνια σε θωράκιση υψηλού Z, επομένως η στρατηγική θωράκισης δεν είναι απλώς «χρησιμοποιώ το πυκνότερο υλικό».
Πρακτικός έλεγχος
Για β⁻: A ίδιο, Z+1. Για β⁺ ή σύλληψη ηλεκτρονίων: A ίδιο, Z−1. Έπειτα γράψτε ηλεκτρόνιο/ποζιτρόνιο και είδη νετρίνων ώστε να είναι σαφή τα νόμους διατήρησης.
Το εκπεμπόμενο βήτα ηλεκτρόνιο δημιουργείται στη πυρηνική αδύναμη διαδικασία· δεν είναι τροχιακό ηλεκτρόνιο που “έπεσε έξω”.
Λυμένο παράδειγμα
άνθρακας-14
¹⁴₆C β⁻.
Λύση
¹⁴₇N + e⁻ + ν̄ₑ.
β⁺
Γονέας Α=22, Z=11.
Λύση
Η κόρη Α=22, Z=10.
A διατήρησης
Τι συμβαίνει στο A σε βήτα διάσπαση;
Λύση
Παραμένει σταθερό.