Бета-таркалыш

Бета-таркалыш - атом төшенең масса санын үзгәртмичә, коргысын 1е га үзгәртүче радиоактив таркалыш төре. Төш таркалганда, бета-кисәкчекне (электрон яки позитрон) һәм ярым бөтен спинлы кисәкчекне (электрон антинейтриносы яки электрон нейтриносы) нурландыра.

Атом төшенең бета-минус таркалышы

Нейтронның бета-таркалышы зәгыйфь тәэсир итешү аркасында: протонга, электронга, антинейтринога. Фейнман диаграммасы

Гадәттә бета-таркалышның ике төре бар:

• Төш (яки нейтрон) электронны һәм антинейтриноны тарата - «бета-минус-таркалыш» (β⁻).
• Төш позитронны һәм нейтриноны тарата — «бета-плюс-таркалыш» (β⁺).

Бу ике төр таркалыш фундаменталь лептон коргысы саклану кануны сәбәпле була.

β⁻ и β⁺-таркалышлардан тыш электронны тотып алу (К-алу) шулай ук бета-таркалышларга карый, шул процесста төш үз электрон сүрүеннән электронны тотып ала һәм электрон нейтриносын тарата.

Электроннардан, позитроннардан аермалы буларак нейтрино һәм антинейтрино матдә белән бик загыйфь итеп тәэсир итә һәм таркалышның энергиясе өлешен алып китә.

Таркалышның тасвиры

Бета-таркалыштагы электроннарның типик энергетик спектры, таркалышның энергиясе электрон һәм нейтрино арасында бүленә.

β⁻-таркалышта зәгыйфь тәэсир итешү нейтронны протонга әвелдерә, электрон һәм электрон антинейтриносы таратыла:

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

Фундаменталь дәрәҗәдә (Фейнман диаграммасында күрсәтелгән) d-кварк W^--виртуаль бозонын таратып, u-кваркка әйләнә, ә W-бозоны кичектермичә электронга һәм антинейтринога таркала.

Ирекле нейтрон да β⁻-таркалышта катнаша, чөнки нейтронның массасы протон, электрон, антинейтрино массалары суммасыннан зуррак була.

Әгәр M_i- башлангыч атомның массасы M_f - бүлендек атомның массасыннан зуррак булса, төштә бәйләнгән нейтрон шул таркалыш каналында таркала ала.

Аерма: (M_i − M_f)·c² = Q_β бета-таркалышның үтәрлек энергиясе дип атала. Ул электрон, антинейтрино һәм бүлендек төшнең кинетик энергиясенә әйләнә. Әгәр бүлендек төшнең кинетик энергиясен исәпкә алмасак, электрон һәм антинейтрино кинетик энергиясе югары чиге: Q_β.

Әгәр атом төше эчендә β⁻ таркалышы узса, бүлендек атом уңай коргылы ион булып чыга, чөнки төшнең коргысы 1е гә арта, ә электроннар саны үзгәрми. Таркалганнан соң, электроннар сүрүенең төзелеше үзгәрә ала һәм фотоннар таратылалар.

β⁺-таркалышта атом төшендәге протон нейтронга, позитронга һәм нейтринога әйләнә:

$p^{+}\rightarrow n^{0}+e^{+}+{\nu }_{e}.$

β⁻-таркалыштан аермалы буларак β⁺-таркалыш төштән тыш була алмый, чөнки ирекле протонның массасы нейтронның массасыннан кечерәк, тик атом төше эчендә протоннның массасы нейтрон, позитрон, нейтрино массалары суммасын арттырып үтеп була.

Әгәр β⁺-таркалыш энергетик рәвештә мөмкин булса, электронны тотып алу процессы да мөмкин була:

$p^{+}+e^{-}\rightarrow n^{0}+{\nu }_{e}.$

Әгәр протон һәм нейтрон атом төшенең бер өлеше булсалар, бета-таркалыш бер химик элементны Менделеев җәдвәлендәге күрше химик элементка әвелдерә, мәсәлән:

$\mathrm {{}^{1}{}_{55}^{37}Cs} \rightarrow \mathrm {{}^{1}{}_{56}^{37}Ba} +e^{-}+{\bar {\nu }}_{e}$ ($\beta ^{-}$-таркалыш),

$\mathrm {~_{11}^{22}Na} \rightarrow \mathrm {~_{10}^{22}Ne} +e^{+}+{\nu }_{e}$ ($\beta ^{+}$-таркалыш),

$\mathrm {~_{11}^{22}Na} +e^{-}\rightarrow \mathrm {~_{10}^{22}Ne} +{\nu }_{e}$ (электронны тотып алу).

Бета-таркалыш төштәге нуклоннар санын А үзгәртми, тик төшнең коргысын Z (һәм нейтроннар санын N) үзгәртә.

Әдәбият

• Соловьёв В.Г. Теория атомного ядра: Квазичастицы и фононы. — Энергоатомиздат, 1989. — С. 103, 111, 112, 123, 138, 147, 208, 274, 288. — 304 с. — ISBN 5-283-03914-5.
• К. Манолов, В. Тютюнник Биография атома. — М.: Мир, 1984. — 246 с. — 50 000 экз.
• Griffiths, David J. (1987) Introduction to Elementary Particles, Wiley, John & Sons, Inc. ISBN 0-471-60386-4
• A. Lesov. The Weak Force: From Fermi to Feynman. — Thesis, University of South Carolina, 2009.
• D.A. Bromley (2000). Gauge Theory of Weak Interactions. Springer. ISBN 3-540-67672-4.
• G.D. Coughlan, J.E. Dodd, B.M. Gripaios (2006). The Ideas of Particle Physics: An Introduction for Scientists (3rd ed.). Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-67775-2.
• W. N. Cottingham; D. A. Greenwood (1986, 2001). An introduction to nuclear physics (2 ed.). Cambridge University Press. p. 30. ISBN 978-0-521-65733-4.