Rozpad beta

Procesy jądrowe
Procesy rozpadu jądrowego Rozpad alfa Rozpad beta Rozpad beta minus Rozpad beta plus Podwójny rozpad beta Wychwyt elektronu Podwójny wychwyt elektronu Emisja gamma Emisja neutronu Emisja protonu Emisja dwuprotonowa Rozpad egzotyczny Rozszczepienie jądra atomowego Procesy syntezy jądrowej Wychwyt neutronu Proces r Proces s Wychwyt protonu Proces rp

Rozpad beta – sposób rozpadu jądra atomowego. Jest to proces, którego skutkiem jest przemiana nukleonu w inny nukleon, zachodzący na skutek oddziaływania słabego. Wyróżnia się dwa rodzaje tego rozpadu: rozpad β⁻ i rozpad β⁺. W wyniku tego rozpadu zawsze wydzielana jest energia, którą unoszą produkty rozpadu. Część energii rozpadu może pozostać w jądrze w postaci energii jego wzbudzenia, dlatego rozpadowi beta towarzyszy często emisja promieniowania gamma.

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⁻ przez zamianę jednego kwarku dolnego neutronu w kwark górny. W⁻ rozpada się następnie na elektron i antyneutrino elektronowe. Cała reakcja przebiega wg schematu:

$\mathrm {n^{0}} \rightarrow \mathrm {p^{+}} +W^{-}\rightarrow \mathrm {p^{+}} +\mathrm {e} ^{-}+{\bar {\nu }}_{e}$

W rezultacie 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. Reakcja zachodzi poprzez emisję bozonu W⁺, który rozpada się na pozyton oraz neutrino elektronowe. Ogólne równanie tej przemiany ma postać:

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

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