Beetalagunemine

β⁻ bookkeeping

Parent (A,Z) annab daughter (A,Z+1). Ühte nucleon’i ei kaotata; neutron muutub protoniks.

¹⁴₆C→¹⁴₇N+e⁻+ν̄ₑ. Charge, energy, momentum ja angular momentum peavad säilima.

Miks antineutrino vajalik on

Beta electrons moodustavad continuous energy spectrum’i. Kui decay oleks ainult daughter+electron, oleks electron energy palju kitsamalt määratud.

Antineutrino kannab event-by-event varieeruvat energy’t ja momentum’it ning taastab conservation laws.

β⁺ ja electron capture

β⁺: p→n+e⁺+νₑ, kui Q-value on piisav. Electron capture: p+e⁻→n+νₑ.

Mõlemas väheneb Z ühe võrra ja A jääb samaks.

Weak interaction

Beta decay pole electromagnetic ega strong process. Quark level’il muudab weak interaction flavour’i ning võimaldab neutron↔proton transition’e.

Rate sõltub Q-value’ist, nuclear matrix elements’ist ja selection rules’ist.

Endpoint

Maximum beta-electron kinetic energy tekib siis, kui neutrino ja recoil võtavad minimaalse energy.

Endpoint measurements annavad infot Q-value’i ja väga täpsetes experiment’ides ka neutrino mass’i kohta.

Matter interaction

Beta particles ionize ja scatter matter’is. Range on tavaliselt alpha’st pikem, kuid energy ja material määravad attenuation’i.

High-Z shielding võib energetic electrons korral tekitada märgatavat bremsstrahlung’i.

Kiirkontroll

β⁻: A sama, Z+1. β⁺ või electron capture: A sama, Z−1. Lisa alati õige neutrino species.

Beta electron ei ole lihtsalt orbital electron, mis nucleus’est “välja kukkus”; see tekib weak decay protsessis.

Energy spectrum ja conservation

Continuous beta spectrum on otsene märk sellest, et energy jaguneb electron, neutrino ja recoil nucleus vahel. Ühe event’i electron energy ei ole seega kogu Q-value.

Selection rules määravad, kuidas nuclear spin ja parity võivad muutuda. Allowed ja forbidden beta transitions võivad omada väga erinevaid rates isegi sarnase Q-value korral.

Lahendatud näide