Beta raspad

Beta minus

Na razini nukleona vrijedi n → p + e⁻ + ν̄ₑ. U cijeloj jezgri A ostaje isti, a Z se povećava za jedan. Naboj se čuva: novi proton ima +e, elektron −e, a antineutrino je neutralan. Kćerina jezgra zato pripada sljedećem elementu u periodnom sustavu.

Beta plus i elektronski uhvat

U β⁺ proton postaje neutron, a nastaju pozitron i neutrino: p → n + e⁺ + νₑ. A ostaje isti, Z se smanjuje za jedan. Elektronski uhvat također smanjuje Z za jedan. Koji je kanal energetski dopušten ovisi o razlikama atomskih masa.

Zašto je beta spektar kontinuiran

Određeni prijelaz ima fiksnu ukupnu Q-vrijednost, ali elektron ne dobiva uvijek istu energiju. Energija i količina gibanja dijele se između beta čestice, neutrina i uzmaka kćerine jezgre. Promjenjivi udio neutrina stvara kontinuirani spektar elektrona s karakterističnom krajnjom energijom.

Kontinuirani beta spektar povijesno je bio ključan trag za hipotezu neutrina. Kada bi u konačnom stanju bili samo elektron i kćerina jezgra, fiksna Q-vrijednost dala bi gotovo jednu energiju elektrona. Treća čestica omogućuje očuvanje energije i količine gibanja u svakom pojedinom događaju, a ne samo prosječno u mnogim raspadima.

Slaba interakcija

Na razini kvarkova β⁻ odgovara pretvorbi d-kvarka u u-kvark preko nabijenog toka slabe interakcije. Taj opis objašnjava kako se neutron može pretvoriti u proton, a da pritom ostanu očuvani energija, količina gibanja, naboj i odgovarajući kvantni brojevi.

Međudjelovanje s tvari

Beta čestice obično su prodornije od alfa i rjeđe ioniziraju uz putanju. Zaštita ovisi o energiji; vrlo gust materijal može povećati zakočno zračenje. Kćerina jezgra može ostati pobuđena i zatim emitirati gama foton, pa dva koraka mogu slijediti jedan za drugim.

Pri računanju Q za β⁺ treba paziti koje se atomske mase koriste. Emisija pozitrona mora energetski pokriti stvaranje pozitrona i ispravnu bilancu elektrona, pa je uvjet stroži od same pretvorbe protona u neutron. Elektronski uhvat zato može biti dopušten i kada β⁺ nije.

Riješeni primjeri

1. β⁻

2. β⁺

3. ν̄ₑ