[/rubrik]
Beta-sönderfall är när en instabil atomkärna sönderfaller (radioaktivt) genom att sända ut en beta-partikel; när beta-partikeln är en elektron är den β-sönderfall, och när en positron, β+förfall.
Beta-strålar, som en distinkt komponent i de strålar som avges i radioaktivitet, upptäcktes av Rutherford 1899, bara några år efter att själva radioaktiviteten upptäcktes (1896). Men detta är beta minus förfall ... upptäckten av beta plus förfall (av Irène och Frédéric Joliot-Curie, 1934) kom efter upptäckten av positronen (i kosmiska strålar, 1932) och den (då) kontroversiella 'uppfinningen' av neutrinon (av Pauli, 1931) för att redogöra för det kontinuerliga energispektrumet av elektroner i beta-sönderfall. Det var också 1934 som Fermi publicerade – på italienska och tyska (Naturen ansåg idén för spekulativ!!) – sin teori om beta-förfall (för mer information om detta, kolla in denna hyperfysiksida ).
I beta minus sönderfall ändras en neutron till en proton, antineutrino och elektron; denna omvandling beror på den svaga interaktionen (eller svaga kraften) ... en nedkvark (i neutronen) blir en uppkvark och avger ett W-boson (en av tre bosoner som förmedlar den svaga interaktionen), som sedan sönderfaller till en elektron och en antineutrino.
Beta plus sönderfall – som också kallas omvänt beta sönderfall – innebär omvandling av en proton till en neutron, positron och neutrino.
Så varför sönderfaller isolerade neutroner (men de i stabila kärnor och de i neutronstjärnor gör det inte)? Och varför är isolerade protoner stabila, men inte de i vissa radioaktiva kärnor? Allt beror på energi ... om ett tillstånd (säg en isolerad neutron) har en högre energi än ett annat (proton plus elektron plus antineutrino), då kommer det första att sönderfalla till det andra (baryontalet för de två tillstånden måste vara detsamma , dito leptonnummer och så vidare).
Det finns också en sällsynt dubbel beta-sönderfall, där två beta partiklar släpps ut; det har observerats, i vissa instabila isotoper, som förutspått. Det finns en typ av dubbel beta-sönderfall – kallad neutrinolös dubbel beta-sönderfall (bilden ovan är från COBRA-projektet , en studie av detta) – som studeras intensivt (även om inget sådant förfall ännu har observerats), eftersom det kan vara ett av de mycket få lättöppnade fönstren till fysik bortom Standardmodellen (se denna WIPP-sida för mer information) .
Berkeley Lab har en snygg guide till Nuclear Wallchart (med undertiteln 'Du behöver inte vara en kärnfysiker för att förstå kärnvetenskap'!) på beta-förfall , och denna Ohio University-sida – Alfa och beta förfall – lägger mer tekniskt kött på de kala översiktsbenen.
Att tänja på vetenskapens artiga gränser om mörk materia är en Universe Today-berättelse som har en tangentiell hänvisning till beta-förfall (det finns i kommentarerna!).
Finns det relevanta Astronomy Cast-avsnitt? Säker! Nukleosyntes: Element från stjärnor , De starka och svaga kärnkrafterna , och Antimateria .
Källa:
Wikipedia