อนุภาคบีตา

อนุภาคบีตา (อังกฤษ: Beta particle) เป็นกลุ่มของอิเล็กตรอนหรือโพซิตรอนความเร็วสูงและพลังงานสูงที่ปล่อยออกมาจากบางชนิดของนิวเคลียสที่มีกัมมันตรังสี เช่นโปแตสเซียม-40 อนุภาคบีตาที่ปล่อยออกมาในรูปของการแผ่รังสีแบบไอโอไนซิ่ง (อังกฤษ: ionizing radiation) จะเป็นรังสี เรียกว่ารังสีบีตา อนุภาคบีตาเกิดจากการสลายให้กัมมันตรังสีที่เรียกว่าการสลายให้อนุภาคบีตา อนุภาคบีตาถูกกำหนดโดยอีกษรกรีกว่า β มีสองรูปแบบของการสลายบีตา ได่แก่ β⁻ and β⁺ ซึ่งก่อให้เกิดอิเล็กตรอนและโพซิตรอนตามลำดับ^[1]

อานุภาพการทะลุทะลวงของรังสีสามชนิดเปรียบเทียบกัน รังสีแอลฟาประกอบด้วยกลุ่มนิวเคลียสของฮีเลียมและไม่สามารถทะลุทะลวงแผ่นกระดาษได้ รังสีบีตาประกอบด้วยกลุ่มของอิเล็กตรอนหรือโพซิตรอนจะไม่สามารถทะลุทะลวงแผ่นอะลูมิเนียมได้ รังสีแกมมาจะถูกดูดซับด้วยตะกั่ว

การสลายให้ β− (การปล่อยอิเล็กตรอน)

• บทความหลัก: การสลายให้อนุภาคบีตา

การสลายให้อนุภาคบีตา อนุภาคบีตา (ในกรณีนี้คืออิเล็กตรอนลบ) กำลังแสดงว่าถูกปล่อยออกมาจากนิวเคลียส อนุภาคปฏินิวทริโน (ไม่ได้แสดง) จะถูกปล่อยออกมาเสมอพร้อมกับอิเล็กตรอน ภาพเล็กแสดงการสลายตัวของนิวตรอนอิสระ - โปรตอน, อิเล็กตรอน (รังสีเบต้าลบ) และ อิเล็กตรอนปฏินิวทริโนจะถูกสร้างขึ้น

นิวเคลียสที่ไม่เสถียรที่มีนิวตรอนเกินอาจมีการสลายให้ β⁻ โดยที่นิวตรอนจะถูกแปลงไปเป็นโปรตอน, อิเล็กตรอน, และอิเล็กตรอนปฏินิวทรืโน (ปฏิยานุภาคของนิวทริโน) ตามสมการ:

n → p + e⁻ + V_e

กระบวนการนี​้ถูกไกล่เกลี่ยโดยอันตรกิริยาอย่างอ่อน นิวตรอนจะกลายเป็นโปรตอนผ่านการปล่อยออกมาของ W-โบซอนเสมือน ในระดับควาร์ก การปลดปล่อย W- เปลี่ยนดาวน์ควาร์กให้เป็นอัพควาร์ก, เปลี่ยนนิวตรอน (หนึ่งอัพควาร์กและสองดาวน์ควาร์ก) ให้เป็นโปรตอน (สองอัพควาร์กและหนึ่งดาวน์ควาร์ก) จากนั้น W-โบซอนเสมือนจะสลายตัวกลายเป็นอิเล็กตรอนและปฏินิวทรืโน

การสลายให้อนุภาคบีตาจะเกิดขึ้นทั่วไปในหมู่ผลิตภัณฑ์ผลพลอยได้ที่ร่ำรวยนิวตรอน ผลิตภัณฑ์ผลพลอยได้ดังกล่าวจะเกิดจากปฏืกริยาฟิชชันในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ นิวตรอนอิสระก็สลายตัวผ่านกระบวนการนี้เช่นกัน ทั้งสองของกระบวนการเหล่านี้นำไปสู่​​จำนวนที่ซ้ำซ้อนของรังสีบีตาและอิเล็กตรอนปฏินิวทรืโนที่สร้างขึ้นโดยแท่งเ​​ชื้อเพลิงของเครื่องปฏิกรณ์แบบฟิชชัน

การสลายให้ β+ (การปล่อยโพซิตรอน)

บทความหลัก: การปล่อยโพซิตรอน

นิวเคลียสของอะตอมที่ไม่เสถียรที่มีโปรตอนส่วนเกินอาจมีการสลายให้ β⁺ หรือที่เรียกว่าการสลายให้โพซิตรอน โดยที่โปรตอนจะถูกแปลงให้เป็นนิวตรอน, โพซิตรอนและอิเล็กตรอนนิวตริโน ตามสมการ:

p → n + e⁺ + V_e

การสลายให้ β⁺ สามารถเกิดขึ้นได้ภายในนิวเคลียสเมื่อค่าสัมบูรณ์ของพลังงานยึดเหนี่ยวของนิวเคลียสลูกสาวมีค่ามากกว่าของนิวเคลียสพ่อแม่เท่านั้น คือนิวเคลียสลูกสาวอยู่ในสถานะพลังงานต่ำ

อ้างอิง

1. "Beta Decay". Lbl.gov. 9 August 2000. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2016-03-03. สืบค้นเมื่อ 2015-12-23.