Mini-kurzus
Béta-bomlás
Béta-bomláskor a mag egyik neutronja protonná, vagy egyik protonja neutronná alakul a gyenge kölcsönhatás révén. A tömegszám nem változik, de a rendszám eggyel módosul; a folyamatban elektron vagy pozitron és neutrínóféle részecske is szerepel az energia, impulzus és töltés megmaradásához.
Béta-mínusz bomlás
β⁻-bomlásban egy neutron protonná alakul: n → p + e⁻ + ν̄e. A mag rendszáma eggyel nő, a tömegszám változatlan. Például a szén-14 nitrogén-14-gyé alakul. A kibocsátott elektron nem egy korábban a magban „tárolt” atomi elektron; az átalakulás során keletkezik.
Béta-plusz és elektronbefogás
β⁺-bomláskor p → n + e⁺ + νe, így Z eggyel csökken. Pozitronkibocsátáshoz elegendő energia szükséges a pozitron nyugalmi tömegének létrehozásához. Alternatív csatorna lehet az elektronbefogás, amikor a mag egy belső atomi elektront nyel el: p+e⁻→n+νe.
Miért folytonos a béta-spektrum?
Ha csak a leánymag és az elektron lenne jelen, az elektron energiája diszkrét értékű lenne. A mérések viszont folytonos energiaeloszlást mutatnak. A hiányzó energia és impulzus magyarázata vezetett a neutrínó feltételezéséhez: az energia három test között oszlik meg.
Megmaradási törvények
β⁻ esetén a kezdeti neutron töltése 0, a végállapotban a proton +1 és az elektron −1, így a nettó töltés továbbra is 0. A leptonszám megőrzéséhez az elektron mellett elektron-antineutrínó jelenik meg. Energia és impulzus a teljes végállapotban szintén megmarad.
Miért történik?
Ha a mag neutron–proton aránya nem energetikailag kedvező, a gyenge kölcsönhatás megváltoztathatja az egyik nukleon típusát. A konkrét bomlás csak akkor lehetséges, ha a tömeg-energia mérleg és a kvantummechanikai kiválasztási szabályok megengedik.
Áthatolás és árnyékolás
A béta-részecskék általában messzebbre jutnak anyagban, mint az alfa-részecskék, de kevésbé sűrűn ionizálnak. Árnyékolásnál nem elég „minél nehezebb anyagot” választani, mert nagy rendszámú anyagban erős fékezési sugárzás keletkezhet. Gyakran alacsonyabb Z-jű anyaggal kezdik az árnyékolást.
Kémiai következmény
Mivel a rendszám változik, a leánymag más elem. Az elektronfelhő a bomlás után új egyensúlyi állapotba rendeződik, és kísérő röntgen- vagy Auger-folyamatok is felléphetnek bizonyos bomlási csatornáknál. A magátalakulás ezért az atom teljes kémiai azonosságát megváltoztatja.
Próbáld ki
Egy 3215P mag β⁻-bomlást végez. Mi lesz a leánymag rendszáma és tömegszáma?
Megoldás
β⁻ esetén egy neutron protonná alakul, ezért Z 15-ről 16-ra nő, A=32 változatlan. A Z=16 elem a kén, tehát 32S keletkezik.