Rozpad beta

Rozpad beta – sposób rozpadu jądra atomowego zachodzący poprzez oddziaływanie słabe, którego skutkiem jest przemiana nukleonu w inny nukleon, a co za tym idzie, nuklidu w inny nuklid. Wyróżnia się dwa rodzaje tego rozpadu: rozpad β⁻ i rozpad β⁺. Zawsze przy tym wydzielana jest energia, którą unoszą produkty rozpadu. Część energii może pozostać w jądrze w postaci energii jego wzbudzenia, dlatego rozpadowi beta towarzyszy często emisja promieniowania gamma^[1].

Rozpad β⁻

Diagram Feynmana rozpadu β⁻ neutronu do protonu, elektronu i antyneutrina elektronowego poprzez pośredni wirtualny bozon W⁻.

Rozpad β⁻ polega na przemianie jądrowej, w wyniku której neutron zostaje zastąpiony protonem. Oddziaływanie ma miejsce poprzez emisję wirtualnego bozonu pośredniczącego W⁻ oraz zamianę jednego kwarku dolnego neutronu w kwark górny^[2]. W⁻ rozpada się następnie na elektron i antyneutrino elektronowe. Cała reakcja przebiega wg schematu^[2][3]:

${\displaystyle \mathrm {n^{0}} \to \mathrm {p^{+}} +W^{-}\to \mathrm {p^{+}} +\mathrm {e} ^{-}+{\overline {\nu }}_{e}.}$

W wyniku rozpadu beta minus powstaje elektron i antyneutrino elektronowe. Rozpad β⁻ może zachodzić również dla swobodnego neutronu.

Rozpad β⁺

Rozpad β⁺ polega na przemianie protonu w neutron wewnątrz jądra. Reakcji towarzyszy emisja bozonu W⁺, który rozpada się na pozyton oraz neutrino elektronowe:

${\displaystyle {}_{Z}^{A}{\hbox{X}}\;\to \;_{Z-1}^{A}{\hbox{Y}}+W^{+}\to _{Z-1}^{A}{\hbox{Y}}+{e^{+}}+{\nu }_{e},}$

gdzie X i Y są jądrami – początkowym i końcowym, A oznacza liczbę nukleonów w jądrze a Z – liczbę protonów w jądrze początkowym.

Rozpad beta plus nie może zajść dla wolnego protonu. Może się on zdarzyć tylko, gdy finalnie jądro będzie miało większą energię wiązania (mniejszą całkowitą energię) niż przed reakcją.

Podwójny rozpad β

W 1935 roku Maria Goeppert-Mayer przewidziała istnienie procesu podwójnego rozpadu beta, a 1939 roku Wendell H. Furry zaproponował istnienie podwójnego rozpadu beta bez emisji neutrin (tzw. podwójny bezneutrinowy rozpad beta).

Zobacz też

• schemat rozpadu
• Eksperyment neutrinowy Reinesa–Cowana

Przypisy

Fizyka jądrowa Radioaktywność Rozszczepienie jądra atomowego Fuzja jądrowa Rodzaje rozpadów Rozpad alfa Rozpad beta (beta minus, beta plus) Emisja gamma Podwójny rozpad beta Konwersja wewnętrzna Przejście izomeryczne Promieniotwórczość ciężkojonowa Samorzutne rozszczepienie jądra atomowego Emisje Emisja neutronu Emisja pozytonu Emisja protonu Emisja dwuprotonowa Wychwyty Wychwyt elektronu Wychwyt neutronu Podwójny wychwyt elektronu R S P Rp Reakcje wysokoenergetyczne Spalacja Fotodezintegracja Nukleosynteza Gwiezdna nukleosynteza Pierwotna nukleosynteza Nukleosynteza w supernowych Becquerel Bethe Fermi Fowler Gamow Hoyle Rutherford Skłodowska-Curie