Phân rã beta
Phân rã beta thay đổi cân bằng proton–neutron của hạt nhân thông qua tương tác yếu. Khác phân rã alpha, số khối A có thể giữ nguyên trong khi số nguyên tử Z thay đổi một đơn vị. Electron hoặc positron phát ra được tạo ra trong quá trình phân rã, không phải electron đã nằm sẵn trong hạt nhân.
Beta trừ biến neutron thành proton
Trong phân rã β⁻: n→p+e⁻+ν̄e. Với toàn hạt nhân: (A,Z)→(A,Z+1)+e⁻+ν̄e. A không đổi còn Z tăng 1. Điện tích, năng lượng, động lượng và mômen động lượng được bảo toàn trong toàn bộ quá trình.
Beta cộng và bắt electron
Trong β⁺, proton biến thành neutron đồng thời tạo positron và neutrino electron, nên Z giảm một. Trong bắt electron, hạt nhân bắt một electron nguyên tử; một proton trở thành neutron và một neutrino được phát ra. Các quá trình yếu này đều điều chỉnh tỉ lệ neutron–proton theo hướng thích hợp.
Phổ liên tục và neutrino
Nếu phân rã beta chỉ tạo hạt nhân con và electron, một chuyển mức hạt nhân cố định phải cho electron năng lượng gần cố định. Thí nghiệm lại cho phổ liên tục vì năng lượng và động lượng khả dụng được chia giữa electron, neutrino và phần giật lùi của hạt nhân con. Neutrino là phần bắt buộc của hạch toán bảo toàn.
Hạt beta trong vật chất
Hạt beta nhẹ hơn nhiều so với hạt alpha và thường đi xa hơn, nhưng quỹ đạo dễ bị lệch bởi điện trường của hạt nhân nguyên tử và bởi va chạm với electron. Độ xuyên và mất năng lượng phụ thuộc năng lượng hạt và vật liệu. Hoạt độ, năng lượng, hình học và điều kiện phơi nhiễm không nên bị gộp thành một khái niệm mơ hồ về “độ mạnh”.
Ví dụ có lời giải
1. Tìm hạt nhân con β⁻
Lời giải
Carbon-14 có A=14, Z=6. Sau β⁻, A=14, Z=7 nên thu được nitơ-14.
2. Phân biệt β⁺
Lời giải
β⁺ giữ A nhưng giảm Z một đơn vị. Mẹ A=22, Z=11 cho con A=22, Z=10.
3. Giải thích phổ
Lời giải
Hai electron từ cùng loại chuyển mức có thể có động năng khác nhau vì năng lượng được chia khác nhau giữa electron, neutrino và giật lùi.