Betaverval
Betaverval verandert de verhouding tussen protonen en neutronen via de zwakke wisselwerking. Anders dan bij alfaverval kan massagetal A gelijk blijven terwijl Z één eenheid verandert. Het uitgezonden elektron of positron wordt tijdens het verval gemaakt; het lag niet vooraf in de kern opgeslagen.
Bèta-min zet een neutron om in een proton
Bij bèta-min wordt een neutron een proton terwijl een elektron en een elektron-antineutrino ontstaan. Op kernniveau blijft A gelijk en neemt Z met één toe. Lading, energie, impuls en impulsmoment worden in het volledige proces behouden.
β⁻: n → p + e⁻ + ν̄e
(A,Z) → (A,Z+1) + e⁻ + ν̄e
Bèta-plus en elektronenvangst gaan de andere kant op
Bij bèta-plus verandert een proton in een neutron, positron en neutrino; A blijft gelijk en Z daalt met één. Bij elektronenvangst neemt de kern een atomair elektron op en wordt een proton een neutron onder uitzending van een neutrino. Het zijn verschillende processen met dezelfde verandering van Z.
β⁺: p → n + e⁺ + νe
EC: p + e⁻ → n + νe
Het continue spectrum en het neutrino
Als betaverval alleen een dochterkern en elektron opleverde, zou een vaste kernovergang bijna één elektronenergie geven. Experimenten tonen juist een continu spectrum. Energie en impuls worden verdeeld over elektron of positron, neutrino en een kleine kernterugslag.
Wat bètadeeltjes in materie doen
Bètadeeltjes zijn veel lichter dan alfadeeltjes en reizen doorgaans verder, maar hun banen worden gemakkelijk afgebogen door botsingen en Coulombvelden. Doordringend vermogen, deeltjesenergie, activiteit, geometrie en blootstellingstijd zijn afzonderlijke grootheden en mogen niet worden samengevat als één “sterkte”.
Uitgewerkte voorbeelden
1. Vind de dochter bij bèta-min
Oplossing
Koolstof-14 heeft A = 14 en Z = 6. Bèta-min laat A gelijk en verhoogt Z naar 7: de dochter is stikstof-14.
2. Herken bèta-plus
Oplossing
Een kern met A = 22 en Z = 11 krijgt na bèta-plus A = 22 en Z = 10.
3. Verklaar het spectrum
Oplossing
Twee bèta-elektronen uit dezelfde overgang kunnen verschillende kinetische energieën hebben doordat de beschikbare energie verschillend wordt verdeeld over elektron, neutrino en terugslag.