Бета-распад

Бета-распад – процесс самопроизвольного превращения нестабильного ядра в ядро-изобар (ядро с тем же атомным номером) с зарядом, отличным от исходного на Δ Z = ± 1, за счет испускания электрона (позитрона) или захвата электрона с атомной оболочки.

Существует три вида β -распада.

1) Электронный распадили β ^– -распад протекает по схеме:

(14.9)

где – элементарная частица, называемая антинейтрино.

Процесс протекает так, как если бы один из нейтронов ядра превратился в протон, претерпев превращение, описываемое схемой 13.1 (см. раздел 13).

β -распад (любой из 3-х видов β -распада) может сопровождаться испусканием γ -кванта. Механизм возникновения этого явления при β -распаде тот же, что и при α -распаде.

Примером β -распада может служить превращение тория Th²³⁴ в протактиний Pa²³⁴ с испусканием электрона и антинейтрино.

(14.10)

Энергия, выделяющаяся при β -распаде, определяется разностью масс материнского и дочернего ядер:

(14.11)

Характерной особенностью β -распада является непрерывный энергетический спектр вылетающих частиц (рис. 14.4).

Рис. 14.4. Энергетический спектр электронов, испускаемых при β -распаде

В отличие от α -частиц, энергия которых определяется соотношением масс начального и конечного ядер, β -электрон может обладать самой разнообразной энергией в интервале от 0 до E_max. Наблюдающаяся непрерывность является следствием участия в процессе распада еще одной частицы – антинейтрино. При одиночном акте распада соотношение энергий электрона и антинейтрино может быть любым, т. е. энергия электрона может принимать любые значения от нуля до максимальной возможной энергии (полной выделяющейся энергии, считаемой по формуле 14.11). Для Bi ²¹² эта энергия составляет 11.7 МэВ.

2) Позитронный распадили β⁺ -распад аналогичен β^– -распаду протекает по схеме с испусканием позитрона и возможным излучением γ -кванта:

(14.12)

где – элементарная частица, называемая нейтрино. Нейтрино и антинейтрино имеют противоположно направленные спины, являются нейтральными частицами, не имеющими массы покоя и движущимися со скоростью света.

Вылетевший в результате β⁺ -распада позитрон также, как β -электрон, имеет непрерывный энергетический спектр.

β⁺ -распад происходит при превращении ¹³N в ¹³C:

(14.13)

3) Электронный захват является третьим видом β -распада, он заключается в том, что ядро поглощает один из электронов из K -оболочки собственного атома. Реже происходит захват электронов из L - или M -оболочки. Процесс протекает по схеме:

(14.14)

Например, (14.15)

Место в электронной оболочке, освобожденное захваченным электроном, заполняется электронами из вышележащих слоев. Такие переходы сопровождаются рентгеновским излучением. Как и другие два вида β -распада, электронный захват может протекать с излучением γ -кванта, которое наблюдается, если дочернее ядро после захвата электрона оказывается в возбужденном состоянии.

Дата добавления: 2014-11-29