Бета распад

Бета распад мења однос протона и неутрона посредством слабе интеракције. Масени број A може да остане исти, док се Z мења за један. Електрон или позитрон који излази настаје у самом процесу.

Бета минус претвара неутрон у протон

У β⁻ важи n→p+e⁻+ν̄ₑ. A остаје исто, а Z се повећава за један.

Наелектрисање, енергија, импулс и угаони импулс очувани су када се укључи и антинеутрино.

Бета минус претвара неутрон у протонnp + e⁻+ ν̄ₑA непромењено
Бета минус претвара неутрон у протон — У β⁻ важи n→p+e⁻+ν̄ₑ . A остаје исто, а Z се повећава за један.

Бета плус и захват електрона смањују Z

У β⁺ протон прелази у неутрон, позитрон и електронски неутрино. При захвату електрона важи p+e⁻→n+νₑ.

У оба случаја A је непромењено, а Z се смањује за један. Код атомских маса потребно је пажљиво водити рачуна о електронима.

Континуални спектар долази од дељења енергије

Бета честица нема једну фиксну кинетичку енергију. Q-енергија се различито дели између бета честице, неутрина и узмака језгра.

Историјски је управо континуални спектар био важан траг за постојање неутрина.

Континуални спектар долази од дељења енергијепроменљиваодзивA непромењенофизичка веза
Континуални спектар долази од дељења енергије — Бета честица нема једну фиксну кинетичку енергију. Q-енергија се различито дели између бета честице, неутрина и узмака језгра.

Бета честице имају разуђене путање у материји

Електрони и позитрони су лаки и много се расејавају, јонизују и коче. Брзи електрони могу да стварају закочно зрачење.

Позитрон на крају анихилира са електроном, обично уз настанак гама фотона.

Решени примери

1. Угљеник-14

¹⁴C, Z=6, β⁻.

Решење

A=14, Z=7: ¹⁴N.

2. Бета плус

A=22, Z=11.

Решење

Ћерка: A=22, Z=10.

3. Континуална енергија

Зашто нема једне бета енергије?

Решење

Q се дели између бете, неутрина и узмака.

Код β⁺ Q-вредности из атомских маса мора се правилно укључити масени биланс електрона и позитрона. Слаба интеракција мења врсту нуклеона, али закони очувања важе за комплетно почетно и крајње стање. Континуални спектар је зато природна последица кинематике више тела, а не „губитак“ енергије.

Нуклеарни прорачуни су осетљиви на дефиниције и на то које честице припадају почетном и крајњем стању. Масени број A је цео број нуклеона, док табеларна атомска маса обухвата и електроне. Зато атомске и нуклеарне масе не треба мешати без корекције. Најсигурнији поступак је прво написати целу реакцију или прелаз, проверити A, Z и електрични набој, а тек онда правити масени и енергетски биланс. Позитивна Q-вредност показује да је крајње стање енергетски доступно, али сама не одређује брзину. Тунеловање, слаба интеракција, електромагнетна правила избора и доступна побуђена стања одређују вероватноћу. Мерено зрачење и полуживот зато се тумаче заједно са законима очувања, а не уместо њих.

Корисна је и независна провера реда величине. MeV енергије, очување A и Z и знак Q-вредности треба да подрже исту физичку слику. Ако бројчани резултат даје погрешан елемент, нарушен биланс наелектрисања или енергију без одговарајуће масене разлике, много је вероватнија грешка у књиговодству него нов физички ефекат. Оваква провера је посебно важна када у крајњем стању учествује више честица или побуђених нивоа.