बीटा क्षय

बीटा क्षय कमजोर अंतःक्रिया द्वारा नाभिक के प्रोटॉन-न्यूट्रॉन संरचना को बदलता है। बीटा-माइनस में न्यूट्रॉन प्रोटॉन में बदलता है और इलेक्ट्रॉन तथा इलेक्ट्रॉन एंटीन्यूट्रिनो निकलते हैं; बीटा-प्लस में प्रोटान न्यूट्रॉन में बदलता है और पॉज़िट्रॉन तथा इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो निकलते हैं।

बीटा-माइनस बहीखाता पद्धति

β⁻ प्रक्रिया: n→p+e⁻+ν̄_e। नाभिक स्तर पर ^A_ZX→^A_{Z+1}Y+e⁻+ν̄_e। द्रव्यमान संख्या A अपरिवर्तित क्योंकि न्यूक्लियॉन गिनती वही है; परमाणु क्रमांक Z एक बढ़ता है।

उदाहरण कार्बन-14 β⁻ क्षय से नाइट्रोजन-14 बनता है: ^14_6C→^14_7N+e⁻+ν̄_e।

बीटा-प्लस और इलेक्ट्रॉन पर कब्जा

β⁺ में p→n+e⁺+ν_e, इसलिए Z एक घटता और A अपरिवर्तित रहता है। पॉज़िट्रॉन उत्सर्जन के लिए पर्याप्त क्यू-मूल्य चाहिए क्योंकि पॉज़िट्रॉन बाकी द्रव्यमान भी बनती है।

इलेक्ट्रॉन पर कब्जा में नाभिक कक्षीय इलेक्ट्रॉन कैप्चर करके p+e⁻→n+ν_e कर सकता है। यह भी Z एक घटाता है, पर उत्सर्जित पॉज़िट्रॉन नहीं होता।

सतत बीटा स्पेक्ट्रम

यदि बीटा क्षय केवल बेटी+इलेक्ट्रॉन दो-शरीर प्रक्रिया होता, इलेक्ट्रॉन ऊर्जा असतत होती। निरंतर स्पेक्ट्रम का प्रयोग करें दिखाता है। न्यूट्रिनो ऊर्जा और गति का परिवर्तनशील शेयर लेता है, जिससे संरक्षण कानून संतुष्ट रहती हैं।

समापन बिंदु ऊर्जा क्यू-मूल्य से जुड़ी होती है। परिशुद्धता बीटा स्पेक्ट्रा न्यूट्रिनो द्रव्यमान और कमजोर-इंटरैक्शन परीक्षण के लिए संवेदनशील जांच हो सकती हैं।

कमजोर अंतःक्रिया और स्वाद

बीटा क्षय मजबूत या विद्युत चुम्बकीय संपर्क नहीं, कमजोर अंतःक्रिया द्वारा होता है। लेप्टन संख्या बहीखाता पद्धति में इलेक्ट्रॉन के साथ एंटीन्यूट्रिनो (β⁻) या पॉज़िट्रॉन के साथ न्यूट्रिनो (β⁺) आता है।

मौलिक क्वार्क चित्र में β⁻ के दौरान न्यूट्रॉन के एक नीचे क्वार्क का ऊपर क्वार्क में कमजोर संक्रमण शामिल होता है।

इंटरेक्शन और परिरक्षण

बीटा कण अल्फा से अधिक मर्मज्ञ और गामा से सामान्यतः कम मर्मज्ञ होती हैं। सामग्री में आयनीकरण, उत्तेजना और बिखराव से ऊर्जा खोती हैं। हाई-जेड परिरक्षण में ऊर्जावान इलेक्ट्रॉन ब्रेम्सस्ट्रालंग एक्स-रे बना सकते हैं।

विकिरण सुरक्षा में कण प्रकार, ऊर्जा, स्रोत ज्यामिति और द्वितीयक विकिरण को साथ देखना चाहिए।

क्यू-मूल्य और परमाणु द्रव्यमान

बीटा-क्षय क्यू-मूल्य निकालते समय परमाणु द्रव्यमान उपयोग करना सुविधाजनक हो सकता है क्योंकि इलेक्ट्रॉन बहीखाता पद्धति कुछ चैनल में स्वाभाविक रूप से रद्द करें होती है, लेकिन β⁺ में पॉज़िट्रॉन निर्माण के कारण दहलीज में 2m_ec² अवधि का ध्यान रखना पड़ता है।

समापन बिंदु ऊर्जा न्यूट्रिनो भौतिकी के लिए महत्वपूर्ण है। बेटी पीछे हट गई छोटा होते हुए भी सटीक माप में शामिल किया जाता है; ऊर्जा संरक्षण सभी उत्पाद पर लागू होती है, केवल इलेक्ट्रॉन और न्यूट्रिनो पर नहीं।

अभ्यास

C-14 β⁻

A=14, Z=6।

हल: बेटी एन-14: A=14, Z=7।

β⁺ बहीखाता

अभिभावक ए=22, Z=11।

हल: बेटी ए=22, Z=10।

स्पेक्ट्रम

इलेक्ट्रॉन ऊर्जा निरंतर क्यों?

हल: ऊर्जा और गति बेटी, इलेक्ट्रॉन और न्यूट्रिनो में बाँटे जाते हैं।