Бета-распад

Бета-распадом, или b-распадом, называется процесс самопроизвольного превращения ядер, при котором их массовое число A не изменяется, а заряд z увеличивается или уменьшается на единицу.

При электронном b-распаде ядро самопроизвольно испускает электрон () и легчайшую электрически нейтральную частицу антинейтрино (), переходя при этом в ядро с тем же массовым числом А, но с атомным номером (Z) на единицу большим

.

При этом один из нейтронов ядра превращается в протон.

Другим типом b-распада является процесс, в котором ядро испускает позитрон и другую легчайшую частицу, электрически нейтральную,
n-нейтрино. При этом один из протонов ядра превращается в нейтрон:

.

К явлению b-распада относится также электронный захват, часто называемый К-захватом, при котором ядро поглощает один из электронов собственной атомной оболочки (обычно из оболочки К), испуская нейтрино. При этом, как и в позитронном распаде, один из протонов превращается в нейтрон:

.

Родственными b-распаду являются процессы взаимодействия нейтрино и антинейтрино с ядрами:

, .

Главной особенностью b-распада является то, что, он обусловлен не ядерным и не электромагнитным, а слабым взаимодействием. Периоды полураспадов b-активных ядер в среднем имеют порядок минут и часов.

Характерной особенностью b-распада является то, что электроны и позитроны, испускаемые атомными ядрами радиоактивного вещества, имеют всевозможные значения кинетической энергии от 0 до некоторой определенной энергии (граничной энергии b-спектра). На рис. 2 представлена типичная кривая распределения b-частиц по энергиям.

Рис. 2

Интерпретация непрерывного характера энергетического спектра
b-частиц предложена в 1931 г. Паули. Граничная энергия, равная , делится между электроном и нейтрино. При каждом акте b-распада испускается электрон, обладающий некоторой энергией, и нейтрино с энергией, равной разности между и энергией электрона. Гипотеза о существовании нейтрино согласуется не только с законом сохранения энергии, массы, заряда, но и с законом сохранения импульса и момента импульса. Таким образом,
b-распад – это такой распад, при котором ядро испускает две частицы – электрон и нейтрино, которые в ядре не присутствуют, а рождаются в результате превращения нейтрона в протон. Здесь имеет место аналогия с излучением света: фотоны света также не содержатся в готовом виде в атомах, а образуются при переходе электронов этих атомов из одного энергетического состояния в другое.