Betasönderfall
Betasönderfall ändrar balansen mellan protoner och neutroner genom den svaga växelverkan. Till skillnad från alfasönderfall kan masstalet A vara oförändrat medan Z ändras med ett. Den avgivna elektronen eller positronen skapas i sönderfallet; den fanns inte lagrad inne i kärnan.
Beta-minus omvandlar en neutron till en proton
Vid beta-minus blir en neutron en proton samtidigt som en elektron och en elektron-antineutrino skapas. På kärnnivå är A oförändrat och Z ökar med ett. Laddning, energi, rörelsemängd och rörelsemängdsmoment bevaras i hela processen.
β⁻: n → p + e⁻ + ν̄e
(A,Z) → (A,Z+1) + e⁻ + ν̄e
Beta-plus och elektroninfångning går åt andra hållet
Vid beta-plus omvandlas en proton till neutron, positron och neutrino; A är oförändrat och Z minskar med ett. Vid elektroninfångning tar kärnan upp en atomär elektron så att en proton blir en neutron och en neutrino avges.
β⁺: p → n + e⁺ + νe
EC: p + e⁻ → n + νe
Det kontinuerliga spektrumet och neutrinon
Om betasönderfall bara gav en dotterkärna och en elektron skulle en bestämd kärnövergång ge nästan en enda elektronenergi. I stället observeras ett kontinuerligt spektrum. Energi och rörelsemängd fördelas mellan elektron eller positron, neutrino och en liten kärnrekyl.
Vad betapartiklar gör i materia
Betapartiklar är mycket lättare än alfapartiklar och färdas ofta längre, men banorna avlänkas lätt av kollisioner och Coulombfält. Genomträngning, partikelenergi, aktivitet, geometri och exponeringstid är olika storheter och bör inte blandas ihop till en enda “styrka”.
Lösta exempel
1. Hitta dottern vid beta-minus
Lösning
Kol-14 har A = 14 och Z = 6. Beta-minus lämnar A oförändrat och höjer Z till 7: dottern är kväve-14.
2. Skilj ut beta-plus
Lösning
Om A = 22 och Z = 11 ger beta-plus A = 22 och Z = 10.
3. Förklara spektrumet
Lösning
Två betaelektroner från samma övergång kan ha olika kinetiska energier eftersom energin fördelas olika mellan elektron, neutrino och rekyl.