Mini-kurzus

Béta-bomlás

A béta-bomlást a gyenge kölcsönhatás irányítja, és megváltoztatja a protonok és neutronok arányát a magban. β⁻-bomláskor egy neutron protonná alakul, miközben elektron és elektron-antineutrínó keletkezik. A tömegszám A változatlan marad, Z pedig eggyel nő.

A béta-mínusz egy neutront protonná alakít

β⁻ esetén (A, Z) → (A, Z + 1) + e⁻ + ν̄ₑ. Az elektron nem előre meglévő részecskeként „lakik” a magban: a gyenge folyamat során keletkezik az antineutrínóval együtt.

Mivel a nukleonok száma nem változik, A állandó. Z egyes növekedése a leánymagot a periódusos rendszer következő eleméhez viszi.

β⁻ leánymag modell

szülőA, Z leány A, Z + 1 elektronantineutrínó
β⁻-bomlásban egy neutron helyét proton veszi át; a tömegszám nem változik.

Béta-plusz és elektronbefogás

β⁺-bomlásban egy proton neutronná alakul, miközben pozitron és elektron-neutrínó keletkezik, így Z eggyel csökken. Elektronbefogáskor a mag egy atomi elektront fog be; egy proton neutronná alakul és neutrínó távozik.

A két folyamat energetikai feltétele nem azonos. β⁺ esetén például a pozitron létrehozásának energiaköltségét is fedezni kell.

sokféle elektronenergiavégponti energiaelektron mozgási energiája
A folytonos béta-spektrum az energia neutrínóval és visszalökéssel való megosztását tükrözi.

A folytonos spektrum és a neutrínó

Ha a béta-bomlás csak leánymagot és elektront hozna létre, egy adott magátmenet közel rögzített elektronenergiát adna. A mérések ehelyett folytonos elektronspektrumot mutatnak egy végponti energiáig.

Az energia és az impulzus az elektron, a neutrínó vagy antineutrínó és a leánymag kis visszalökése között oszlik meg. A neutrínó ezért a megmaradási törvények pontos könyvelésének szükséges része.

Mit tesznek a béta-részecskék az anyagban?

A béta-részecskék sokkal könnyebbek az alfa-részecskéknél, és általában hosszabb utat tesznek meg az anyagban. Pályájukat az atommagok elektromos tere és az elektronokkal való ütközések könnyen eltérítik.

Az energia-veszteség az energiától és az anyagtól függ. Nagy energiájú elektronoknál, különösen nagy rendszámú anyagokban, fékezési sugárzás is keletkezhet.

Kidolgozott példák

1. A β⁻ leánymagja

Megoldás

¹⁴₆C → ¹⁴₇N + e⁻ + ν̄ₑ: A = 14 marad, Z 6-ról 7-re nő, tehát a leányelem nitrogén.

2. β⁺ felismerése

Megoldás

β⁺ esetén A változatlan, Z eggyel csökken. Z = 11 szülőből Z = 10 leánymag lesz.

3. A spektrum magyarázata

Megoldás

Az azonos β⁻ átmenetből származó elektronok azért kaphatnak különböző energiát, mert a rendelkezésre álló energia változó arányban oszlik meg az elektron, az antineutrínó és a visszalökés között.