Бета-распадЯвление электронного бета-распада представляет собой самопроизвольное превращение атомного ядра, в результате которого его заряд увеличивается на единицу путем испускания электрона. В основе этого явления лежит способность протонов и нейтронов к взаимным превращениям.

Масса свободного нейтрона больше массы свободных протона и электрона, вместе взятых, следовательно, полная энергия нейтрона больше энергии протона и электрона. Избыток энергии приводит к тому, что свободные нейтроны оказываются неста­бильными, неустойчивыми частицами, способными превращать­ся в протон и электрон.

Измерения показали, что суммарная энергия протона и электрона, возникающих при распаде нейтрона, меньше энергии нейтрона. Кроме того, при одинаковых энергиях нейтрона и про­тока энергии электронов, рождающихся при распаде, оказались разными, что противоречит закону сохранения энергии. Выход из положения нашел В. Паули в 1931 г., предположив, что при бета-распаде, кроме электрона, выделяется еще одна частица, зарядовое и массовое числа которой равны нулю. По предложению Э. Ферми, эту частицу назвали нейтринo (от итал. neutrino — «нейтрончик», маленький нейтрон).

Из-за отсутствия у нейтрино заряда и массы оно очень слабо взаимодействует с веществом, что затрудняло попытки обнару­жить его в эксперименте. Лишь в 1952—1956 гг. существова­ние нейтрино было подтверждено экспериментально.

Наличие энергии связи приводит к тому, что масса любого атомного ядра меньше суммы масс свободных протонов и нейтро­нов, входящих в его состав. Это означает также, что масса нейтрона, входящего в состав любого атомного ядра, меньше массы свободного нейтрона. Те атомные ядра, в которых умень­шение массы и, следовательно, полной энергии делает невозможным самопроизвольное превращение нейтрона в протон, электрон и нейтрино, бета-распада не испытывают. В некоторых ядрах, обладающих избыточной энергией по сравнению с дру­гими ядрами-изобарами, самопроизвольное превращение нейтро­нов в протоны оказывается возможным. Ядра, в которых про­исходят такие превращения, называются бета-радиоактивными.

В результате превращения одного из нейтронов в протон заряд ядра увеличивается па единицу. Ядро-продукт бета-распада оказывается ядром одного из изотопа элемента с поряд­ковым номером в таблице Менделеева, на единицу большим порядкового номера исходного ядра. Например, при бета-распаде ядра изотопа калия продуктом распада является ядро изо­топа кальция.

Массовое число при бета-распаде остается прежним, так как число нуклонов в ядре не изменяется.

Свободный протон стабилен, так как его масса меньше массы нейтрона, При взаимодействии с другими частицами в ядре энергия протона может оказаться больше и становится возмож­ным его превращение в нейтрон с испусканием позитрона, и нейтрино.

Позитрон — это частица с положительным элементарным зарядом и массой, равной массе электрона. Если энергия ядра может уменьшиться за счет превращения протона, а нейтрон, то проис­ходит позитронный бета-распад.

Энергия, освобождающаяся при бета-распаде, одинаковая для всех ядер одного изотопа, распределяется между тремя частицами — электроном, нейтрино и ядром-продуктом. На долю электрона статистически в каждом конкретном случае бета-распада приходится большая или меньшая часть полной энергии бета-распада. Энергия ?-частицы (электрона) максимальна, когда энергия нейтрино равна нулю; когда же энергия нейтрино максимальна, энергия электрона равна нулю. Таким образом, энергетический спектр ?-частиц сплошной. Его обычно харак­теризуют максимальной энергией ?-частиц.


Загрузка...

Яндекс.Метрика Google+