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

1. Jerzy W.J.W. Mietelski Jerzy W.J.W., Współczesne metody badań radioaktywności otoczenia człowieka, 2014, ISBN 978-83-7464-754-0. Brak numerów stron w książce
2. Rozpad beta neutronu [online], Instytut Fizyki Jądrowej [dostęp 2016-09-20].
3. conservation laws – Where does W boson mass come from in neutron decay? [online], Physics Stack Exchange [dostęp 2019-07-29].

Kontrola autorytatywna (typ rozpadu):

• LCCN: sh85013444
• GND: 4144976-9
• NDL: 00560631
• J9U: 987007284767905171

Encyklopedie internetowe:

• Britannica: science/beta-decay
• БРЭ: 1862593
• DSDE: betahenfald