Физический энциклопедический словарь |
| А | Б | В | Г | Д | Е | Ж | З | И | К | Л | М | Н | О | П | Р | С | Т | У | Ф | Х | Ц | Ч | Ш | Щ | Э | Ю | Я | |
Бета-распад (β-распад)Бета-распад (β-распад), самопроизвольные (спонтанные) превращения нейтрона n в протон р и протона в нейтрон внутри атомного ядра (а также превращение в протон свободного нейтрона), сопровождающиеся испусканием электрона е- или позитрона е+ и электронных антинейтрино ~ve или нейтрино ve. Известны два вида бета-распада:
1) β-распад: n→р+е- +~ve, при котором образуется ядро с числом протонов Z на единицу больше, чем у исходного ядра, например:
Простейшим примером β- -распада является распад свободного нейтрона.
2) Позитронный бета-распад (β+ -распад): р→n+e++ve при котором образуется ядро с Z на единицу меньше, чем у исходного ядра, например:
К бета-распаду относят также процесс поглощения ядром атома электрона с испусканием ve (электронный захват). При электронном захвате, как и при позитронном бета-распаде, один из протонов ядра превращается в нейтрон: р+е-→n+ve, и число протонов Z уменьшается на единицу, например:
Родственными бета-распаду являются процессы взаимодействия нейтрино и антинейтрино с ядрами:
(А — массовое число ядер X).
Бета-распад обусловлен слабыми взаимодействиями. Периоды полураспада T1/2 β-активных ядер варьируются от 10-2 с до 1018 лет.
Бета-распад наблюдается и у тяжёлых и у лёгких ядер. Устойчивость ядер зависит от соотношения чисел протонов Z и нейтронов N. С ростом Z увеличивается энергия кулоновского отталкивания протонов. Поэтому у средних и тяжёлых стабильных ядер значение (N—Z) >0 (см. Ядро атомное). Ядра, у которых N больше, чем требуется для их стабильности, радиоактивны и могут испытывать β--распад; ядра, у которых N слишком мало, могут испытывать β+-распад или электронный захват. Полная энергия Εп, выделяющаяся при бета-распаде, распределяется главным образом между двумя частицами, например между е- и ve. Некоторую очень малую её долю (-Ε2п/Мс2, где М — масса ядра) уносит остаточное ядро, испытывающее при бета-распаде «отдачу». Распределение вылетающих электронов по энергиям N (Ε) называется β-спектром. Общие свойства β-спектров — непрерывность и наличие максимальной энергии Εмакс - верхней границы β-спектра. Именно на основании этих свойств β-спектров швейцарский физик В. Паули в 1930 предсказал существование нейтрино.
Форма β-спектра может зависеть от состояний исходного и образовавшегося ядер (спина, чётности и др.).
При малых энергиях вылетающей заряженной частицы (е- или е+ ) форма β-спектра искажается влиянием кулоновского взаимодействия между ядром и электроном или позитроном. Бета-распад часто происходит не только на основной уровень, но и на возбуждённые уровни конечного ядра. Если распад идёт на несколько уровней, то β-спектр приобретает сложную форму.
Теория бета-распада была создана в 1934 итальянским физиком Э. Ферми по аналогии с электродинамикой, где испускание и поглощение фотонов рассматривается как результат взаимодействия заряда с создаваемым им самим электромагнитным полем (фотоны возникают в момент испускания). Процесс бета-распада рассматривается как результат взаимодействия нуклона с электронно-нейтринным полем: нуклон переходит в другое состояние, испуская е- или е+ и ~ve или ve.
|