WikiDer > Beta-Ablauf

unten Betazerfall wird in der Kernphysik eine Art verstehen radioaktiv Zerfall, bei dem ein Betateilchen, nämlich a Elektron oder ein Positron, wird abgestrahlt (Betastrahlung). Diese Prozesse werden "Beta min" (β⁻) und "beta plus" (β) erwähnt. Andere Namen sind "Elektronenemission" und "Positronenemission".

Geschichte

Der Name Betazerfall leitet sich von der Bezeichnung der freigesetzten Strahlung ab. Sie unterschieden sich in Radioaktivität ursprünglich Alphastrahlung, Betastrahlung und gamma Strahlen.

Der Betazerfall lieferte den ersten physikalischen Beweis für die Existenz des Neutrino. Die Energie der emittierten Elektronen beim Betazerfall schien nicht diskret zu sein; einige Elektronen waren energiereicher als andere. Sie versuchten zu erklären, was mit der fehlenden Energie passiert, wenn ein Elektron aufgrund der Energieerhaltungssatz. Um dies zu lösen, vorgeschlagen Wolfgang Paulic bevor die fehlende Energie von einem anderen unentdeckten Teilchen, dem Neutrino, getragen wurde. Dies wurde genauer analysiert von Enrico Fermic.

Der Betazerfall zeigte die schwache Wechselwirkung.

Der Betazerfall lieferte auch den ersten gegenteiligen Beweis CP-Symmetrie.

β⁻-zerfallen

Am β⁻-Zerfall wird gesteuert durch die controlled schwache Kernkraft ein Neutron in einem Proton umgewandelt, wobei ein Elektron und a Antineutrino Veröffentlichung:

β⁻-zerfallen; Protonen sind rot, Neutronen blau gekennzeichnet; das intermediäre W-Boson wurde der Einfachheit halber weggelassen

Feynman-Diagramm eines β⁻-Zerfall eines Neutrons zu einem Proton

${displaystyle mathrm {n} ^{0}ightarrow mathrm {p} ^{ } mathrm {e} ^{-} { ar {u }}_{e}}$

Ein Neutron besteht aus zwei Downquarks und ein upquark, dargestellt als udd. Außerdem besteht ein Proton aus einem Down-Quark und zwei Up-Quarks, dargestellt als uud.

${displaystyle mathrm {udd} ightarrow mathrm {uud} mathrm {e} ^{-} { ar {u}}_{e}}$

Wenn ein Down-Quark in ein Up-Quark übergeht, a W-Boson:

${displaystyle mathrm {d} ightarrow mathrm {u} mathrm {W} ^{-}}$

Das W-Boson zerfällt sofort zu a Elektron und ein Elektron-Antineutrino:

${displaystyle mathrm {W} ^{-}ightarrow mathrm {e} ^{-} {ar {u}}_{e}}$

β-zerfallen

Am β-Zerfall (auch Positronenemission oder Positronenzerfall genannt) erfolgt über schwache Kernkraft ein in ein Neutron umgewandeltes Proton, ein Positron (das Antiteilchen eines Elektrons) und ein Neutrino:

${displaystyle { ext{Energy}} mathrm {p} ^{ }ightarrow mathrm {n} ^{0} mathrm {e} ^{ } u _{e}}$

Im Gegensatz zum β⁻-Zerfall erfordert es βZerfall ist eine Energiezufuhr, da die Masse eines Neutrons größer ist als die Masse eines Protons. β-Zerfall kann in Atomkernen nur auftreten, wenn der Wert der Bindungsenergie des ursprünglichen Kerns größer ist als der des Atomkerns im Endstadium. Diese Energiedifferenz wird bei der Umwandlung eines Protons in ein Neutron, ein Positron und ein Neutrino sowie in die kinetische Energie dieser Teilchen genutzt.

Atomare Transmutation

Isotope die einem Betazerfall unterliegen, sind: Kohlenstoff-14, Kalium-40, Stickstoff-13, Sauerstoff-15, Fluor-18 und Jod-121.

Wenn das an diesen Prozessen beteiligte Proton oder Neutron Teil eines Atomkern, es bleibt Massenzahl des Atoms unverändert, aber die Ordnungszahl, also ändert sich das Element, zu dem das Atom gehört. Durch⁻ es geht einen Platz weiter in der Periodensystem, durch einen Platz zurück. Beispielsweise:

(β⁻)

${displaystyle mathrm {{}^{1}{}_{55}^{37}Cs} ightarrow mathrm {{}^{1}{}_{56}^{37}Ba} mathrm {e} ^{- } { ar {u }}_{e}}$

oder

(β)

${displaystyle mathrm {~_{11}^{22}Na} ightarrow mathrm {~_{10}^{22}Ne} mathrm {e} ^{ } {u}_{e}}$ ;

${displaystyle mathrm {{}~^{1}{}_{6}^{1}C} ightarrow mathrm {{}~^{1}{}_{5}^{1}B} mathrm {e} ^ { } {u }_{e}}$ 0,96 MeV

Diese letzteren Isotope werden verwendet in Positronen-Emissions-Tomographie. Dies ist eine Technik zur Herstellung medizinischer Bilder. Die emittierte Energie (im letzteren Fall 0,96 MeV) ist spezifisch für das zerfallende Isotop (hier Kohlenstoff-11). Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass Positronenemission nicht spontan auftritt. Isotope, deren Masse aufgrund der Umwandlung eines Protons in ein Neutron zunehmen, oder Isotope, deren Masse um weniger als . abnimmt ich_e, zerfallen nicht spontan durch Positronenemission.

Nukleide, die durch Positronenemission zerfallen, können dies auch durch Elektroneneinfang. Beim niederenergetischen Zerfall ist der Elektroneneinfang am häufigsten bei 2 ich_ec² = 1,022 MeV, denn am Ende wird statt eines Positrons ein Elektron entfernt. Mit zunehmender Zerfallsenergie steigt auch die Verzweigungsverhältnis für Positronenemission. Ist die Energiedifferenz jedoch kleiner als 2 ich_ec², dann kann keine Positronenemission stattfinden und der Elektroneneinfang ist die einzige Option.

Siehe die Kategorie Beta-Ablauf von Wikimedia Commons für Mediendateien zu diesem Thema.