Beta razpad

Beta minus

Na ravni nukleona velja n → p + e⁻ + ν̄ₑ. V celotnem jedru ostane A enak, Z pa se poveča za ena. Naboj je ohranjen: novi proton ima +e, elektron −e, antinevtrino pa je nevtralen. Hčerinsko jedro je zato naslednji element v periodnem sistemu.

Beta plus in zajetje elektrona

Pri β⁺ se proton spremeni v nevtron, nastaneta pa pozitron in nevtrino: p → n + e⁺ + νₑ. A ostane enak, Z pa se zmanjša za ena. Tudi zajetje elektrona zmanjša Z za ena. Kateri kanal je energijsko dovoljen, je odvisno od razlik atomskih mas.

Zakaj je beta spekter zvezen

Določen prehod ima določeno skupno Q-vrednost, vendar elektron ne dobi vedno iste energije. Energija in gibalna količina se razdelita med beta delec, nevtrino in odsun hčerinskega jedra. Spremenljivi delež nevtrina ustvari zvezni spekter elektronov z značilno končno energijo.

Zvezni beta spekter je bil zgodovinsko ključen namig za hipotezo nevtrina. Če bi bila v končnem stanju samo elektron in hčerinsko jedro, bi določena Q-vrednost dala skoraj eno samo energijo elektrona. Tretji delec omogoči ohranitev energije in gibalne količine pri vsakem posameznem dogodku, ne le povprečno pri mnogih razpadih.

Šibka interakcija

Na ravni kvarkov β⁻ pomeni pretvorbo kvarka d v kvark u prek nabitega toka šibke interakcije. Ta opis pojasni, kako se nevtron lahko spremeni v proton, hkrati pa se ohranijo energija, gibalna količina, naboj in ustrezna kvantna števila.

Interakcija s snovjo

Beta delci so navadno prodornejši od alfa in vzdolž poti redkeje ionizirajo. Zaščita je odvisna od energije; zelo gost material lahko poveča zavorno sevanje. Hčerinsko jedro lahko ostane vzbujeno in nato odda gama foton, zato si lahko oba koraka sledita.

Pri računanju Q za β⁺ moramo paziti, katere atomske mase uporabljamo. Emisija pozitrona mora energijsko pokriti nastanek pozitrona in pravilno bilanco elektronov, zato je pogoj strožji od same pretvorbe protona v nevtron. Zajetje elektrona je zato lahko dovoljeno tudi takrat, ko β⁺ ni.

Rešeni primeri

1. β⁻

2. β⁺

3. ν̄ₑ