Rozpad beta minus

Rozpad beta minus w encyklopedii

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Rozpad beta minus, przemiana β− – sposób rozpadu jądra atomowego, podczas którego neutron ulega przemianie w proton oraz emitowany jest elektron e− (promieniowanie beta) i antyneutrino elektronowe. Podstawą tego rozpadu jest przemiana kwarku dolnego w górny połączona z emisją wirtualnego bozonu W−, który w czasie około 10−27 s rozpada się na parę elektron-antyneutrino elektronowe[1].

Przykłady izotopów, które ulegają rozpadowi beta minus: Co-60, Na-24, C-14, H-3 (tryt).

Przykładowe zapisy rozpadów:

13755Cs → 13756Ba + e− + νe 6027Co → 6028Ni + e− + νe 2411Na → 2412Mg + e− + νe 146C → 147N + e− + νe 31H → 32He + e− + νe

Ogólnie:

Z A X   →   Z + 1 A Y + W − → Z + 1 A Y + e − + ν ¯ e {\displaystyle _{Z}^{A}{\hbox{X}}\ \to \ _{Z+1}^{A}{\hbox{Y}}+W^{-}\to _{Z+1}^{A}{\hbox{Y}}+e^{-}+{\overline {\nu }}_{e}} n 0 → p + + W − → p + + e − + ν ¯ e {\displaystyle n^{0}\to p^{+}+W^{-}\to p^{+}+e^{-}+{\overline {\nu }}_{e}}

Podczas rozpadu beta minus następuje przemiana neutronu w proton (na poziomie kwarków przemiana kwarku dolnego w górny), następnie emisja wirtualne bozonu pośredniczącego W−, który niemal natychmiastowo rozpada się na elektron oraz antyneutrino elektronowe[2]. Emisja pary lepton-antylepton (w tym wypadku elektron-antyneutrino elektronowe) spowodowana jest zasadą zachowania liczby leptonowej (+1 dla leptonów, −1 dla antyleptonów).

Ze względu na trzyciałowy charakter rozpadu, oraz całą jego kinematykę. Zasada zachowania pędu w żaden sposób nie determinuje podziału pędu pomiędzy ciała, a jedynie nakazuje, aby końcowy wypadkowy wektor pędu równy był początkowemu. Pozwala to na wiele możliwych realizacji procesu oraz niemożliwość skwantowania energii emitowanego elektronu[2].

Warunkiem niezbędnym aby przemiana mogła zajść jest by masa jądra początkowego była większa od masy jądra końcowego o masę elektronu

M ( Z , A ) ⩾ M ( Z − 1 , A ) + m e . {\displaystyle M(Z,A)\geqslant M(Z-1,A)+m_{e}.}

Tak więc energia rozpadu ΔEβ+ wynosi:

Δ E β + = { M ( Z , A ) − M ( Z + 1 , A ) + m e } × c 2 . {\displaystyle \Delta E_{\beta +}=\left\{M(Z,A)-[M(Z+1,A)+m_{e}]\right\}\times c^{2}.}

A po uwzględnieniu w bilansie elektronów na powłokach otrzymujemy:

M A ( Z , A ) = M ( Z , A ) + Z m e , {\displaystyle M_{A}(Z,A)=M(Z,A)+Zm_{e},} M A ( Z + 1 , A ) = M ( Z + 1 , A ) + ( Z + 1 ) m e , {\displaystyle M_{A}(Z+1,A)=M(Z+1,A)+(Z+1)m_{e},}

więc:

Δ E β + = { M ( Z , A ) + Z m e − M ( Z + 1 , A ) + m e + Z m e } × c 2 = { M A ( Z , A ) − M A ( Z + 1 , A } c 2 , {\displaystyle \Delta E_{\beta +}=\left\{[M(Z,A)+Zm_{e}]-[M(Z+1,A)+m_{e}+Zm_{e}]\right\}\times c^{2}=\left\{M_{A}(Z,A)-M_{A}(Z+1,A]\right\}c^{2},}

z czego wynika:

M A ( Z − 1 , A ) c 2 ⩾ M ( Z − 1 , A ) c 2 . {\displaystyle M_{A}(Z-1,A)c^{2}\geqslant M(Z-1,A)c^{2}.}

Co oznacza, że przemiana beta minus może zajść tylko jeśli masa atomu początkowego jest większa od atomu końcowego[2].

Diagram Feynmana dla rozpadu beta minus

Przypisy | edytuj kod

  1. ↑ Rozpad beta neutronu, www.ifj.edu.pl [dostęp 2016-09-20] .
  2. ↑ a b c JanJ. Pluta JanJ., Emisja promieniowania jonizującego .
Na podstawie artykułu: "Rozpad beta minus" pochodzącego z Wikipedii
OryginałEdytujHistoria i autorzy