Радиоактивность не столь страшна, как полагает большинство людей, вспоминая о Чернобыле и Фукусиме. Под понятием подразумевается процесс спонтанного распада нестабильного атомного ядра с испусканием элементарной частицы. От вида последних зависит тип распада, его протекание, особенности. Сегодня рассмотрим, что такое бета-распад в физике, какие виды бывают, чем отличаются.
Что такое бета-распад
Бета-распад – это одна из разновидностей самовольного расщепления нестабильных ядер с образованием более простых. Обуславливается слабым взаимодействием, при котором ядерный заряд изменяется на единицу, массовое число остаётся прежним (при альфа-распаде снижается на четыре). Ядро в процессе испускает β-частицы, к которым относятся позитроны с электронами, и нейтрино либо антинейтрино.В основу процесса заложена особенность протонов с нейтронами. Они способны превращаться один в другой при определённых условиях. Свободный нейтрон тяжелее электрона с протоном, он может самопроизвольно трансформироваться в протон (p), испуская при этом антинейтрино (v) с одновременным увеличением заряда ядра на единичку. Формула электронного бета-распада:
n → p = e- + v.
Ядро, появившееся вследствие трансформации, становится ядром нового элемента, с порядковым номером на единицу больше, чем до протекания процесса. Калий, например, идущий в периодической таблице Менделеева под номером 19, становится кальцием с зарядом 20. Математически это выглядит так:
1940K > 2040Ca+e-+v.
Количество нуклонов (нейтроны и протоны) остаётся статичным, поэтому массовое число не изменяется в отличие от α-распада. Процесс может сопровождаться гамма-излучением, если часть энергии расходуется, чтобы возбудить образовавшееся ядро (продукт). Будучи возбуждённым, оно вскоре стабилизируется, отдавая один или пару гамма-квантов. γ-излучение имеет дискретный энергетический спектр, у бета-частиц он сплошной, начиная от нуля и заканчивая максимальной энергией β-спектра.
Разнообразие явлений
В природе различают бета-плюс, бета-минус-распады. Первый – β+ – характеризуется испусканием нейтрино с позитроном, второй β- – антинейтрино с электроном. Вследствие первого β+-распада образуется – нейтрино, второго β+- – антинейтрино (из закона сохранения лептонных зарядов).Отдельно стоит так называемый электронный или e-захват, когда электрон из собственной оболочки захватывает ядро с последующим испусканием нейтрино. Последний и его антипод, в противовес электронам с позитронами, отличаются весьма слабым взаимодействием с материей, частицу появившейся вследствие распада энергии забирают с собой.
Часть ядер испытывает ββ- или двойной бета-распад: ядерный заряд возрастает на пару единиц вместо одной. Что один, что другой, возникают с определённой вероятностью, и для β она выше, чем для ββ, что затрудняет изучение явления на практике. Вследствие двойного распада число нуклонов остаётся статичным.
Кратко о роли нейтрона
Ещё в 1930 году опыты показали, что кроме протонов с электронами в ядре должны находиться ещё какие-то частицы с нейтральным зарядом. Спустя два года открыли элементарные частицы, имеющие почти такую же массу как протоны. Назвали их нейтронами.В начале XX века физики окончательно убедились, на что распадается нейтрон, демонстрирующий крайне низкую устойчивость. Продуктами его разрушения стали протон с электроном и антинейтрино. Если первые обнаруживаются посредством специальных детекторов, третий почти не взаимодействует с материей.
Как вы считаете, материал был полезен?