Decaimento beta
O decaimento beta altera o equilíbrio entre protões e neutrões do núcleo através da interação fraca. Ao contrário do decaimento alfa, o número de massa pode manter-se enquanto o número atómico muda uma unidade. O eletrão ou positrão emitido é criado durante o decaimento; não era um eletrão armazenado no interior do núcleo.
O beta menos transforma um neutrão num protão
No decaimento beta menos, um neutrão transforma-se num protão e são produzidos um eletrão e um antineutrino eletrónico. Ao nível nuclear, A mantém-se e Z aumenta uma unidade.
beta menos: neutrão → protão + eletrão + antineutrino.
núcleo completo: (A, Z) → (A, Z + 1) + eletrão + antineutrino.
No processo completo conservam-se carga, energia, momento linear e momento angular.
Beta mais e captura eletrónica
Outros processos fracos deslocam o núcleo na direção oposta. No decaimento beta mais, um protão transforma-se num neutrão enquanto são produzidos um positrão e um neutrino eletrónico, pelo que Z diminui uma unidade. Na captura eletrónica, o núcleo captura um eletrão atómico, um protão torna-se neutrão e é emitido um neutrino. Estes processos partilham o mesmo objetivo físico: alterar o equilíbrio neutrão-protão.
O espectro contínuo e o neutrino
Se o decaimento beta produzisse apenas um núcleo-filho e um eletrão, uma transição nuclear fixa daria ao eletrão uma energia quase fixa. As experiências mostram, pelo contrário, um espectro contínuo. A parte em falta é transportada pelo neutrino ou antineutrino, com uma pequena fração no recuo nuclear. É por isso que o neutrino tem de entrar nos balanços de energia e momento.
O que as partículas beta fazem na matéria
As partículas beta são muito mais leves do que as alfa e, em geral, percorrem distâncias maiores na matéria, mas as suas trajetórias são facilmente desviadas pelos campos elétricos dos núcleos atómicos e por colisões com eletrões. A penetração e a perda de energia dependem da energia e do material. Como em qualquer radiação, atividade, energia das partículas, geometria e condições de exposição não devem ser reduzidas a uma única ideia vaga de «força».
Exemplos resolvidos
1. Encontrar o núcleo-filho no beta menos
O carbono-14 tem A = 14 e Z = 6. O beta menos mantém A = 14 e eleva Z para 7: obtém-se azoto-14.
2. Distinguir beta mais
Num beta mais, A permanece e Z diminui uma unidade. Um núcleo-pai com A = 22 e Z = 11 produz assim um filho com A = 22 e Z = 10.
3. Explicar o espectro
Dois eletrões beta provenientes de transições nucleares idênticas podem ter energias cinéticas diferentes porque, em cada evento, a energia disponível é repartida de forma diferente entre eletrão, neutrino e recuo.