 |
 |
|
 |
|
|
БЕТА-РАСПАД |
| Большая советская энциклопедия (БЭС) |
-распад, радиоактивный распад атомного ядра, сопровождающийся вылетом из ядра электрона или позитрона. Этот процесс обусловлен самопроизвольным превращением одного из нуклонов ядра в нуклон другого рода, а именно: превращением либо нейтрона (n) в протон (p), либо протона в нейтрон. В первом случае из ядра вылетает электрон (е-) — происходит так называемый --распад. Во втором случае из ядра вылетает позитрон (е+) — происходит +-распад. Вылетающие при Б.-р. электроны и позитроны носят общее название бета-частиц. Взаимные превращения нуклонов сопровождаются появлением ещё одной частицы — нейтрино () в случае +-распада или антинейтрино 0147221715.tif в случае --распада. При --распаде число протонов (Z) в ядре увеличивается на единицу, а число нейтронов уменьшается на единицу. Массовое число ядра А, равное общему числу нуклонов в ядре, не меняется, и ядропродукт представляет собой изобар исходного ядра, стоящий от него по соседству справа в периодической системе элементов. Наоборот, при +-распаде число протонов уменьшается на единицу, а число нейтронов увеличивается на единицу и образуется изобар, стоящий по соседству слева от исходного ядра. Символически оба процесса Б.-р. записываются в следующем виде:
0111868068.tif
0187041565.tif
где 0163276489.tif — символ ядра, состоящего из Z протонов и А—Z нейтронов.
Простейшим примером (--распада является превращение свободного нейтрона в протон с испусканием электрона и антинейтрино (период полураспада нейтрона 13 мин):
0103718317.tif
Более сложный пример (--распада — распад тяжёлого изотопа водорода — трития, состоящего из двух нейтронов (n) и одного протона (p):
0127968234.tif
Очевидно, что этот процесс сводится к --распаду связанного (ядерного) нейтрона. В этом случае -радиоактивное ядро трития превращается в ядро следующего в периодической таблице элемента — ядро лёгкого изотопа гелия 32Не.
Примером +-распада может служить распад изотопа углерода 11С по следующей схеме:
0171914884.tif
Этот процесс можно представить как распад связанного протона
0141912531.tif
В этом случае ядро углерода превращается в ядро предшествующего ему в периодической таблице элемента — бора.
Превращение протона в нейтрон внутри ядра может происходить и в результате захвата протоном одного из электронов с электронной оболочки атома. Чаще всего происходит захват электрона 0105253478.tif с ближайшей к ядру К-оболочки, т. н. К-захват. При К-захвате, как и при +-распаде, образуется изобар, стоящий в периодической системе элементов слева от исходного ядра. Уравнение К-захвата имеет вид:
0138881436.tif
После захвата К-электрона на освободившееся место переходят электроны с более высоких оболочек; при этом испускается фотон. Т. о., К-захват сопровождается испусканием характеристического рентгеновского излучения. Примером К-захвата может служить реакция, при которой ядро изотопа бериллия захватывает К-электрон и превращается в ядро лития:
0113909461.tif
Б.-р. наблюдается как у естественно-радиоактивных, так и у искусственно-радиоактивных изотопов. Для того чтобы ядро было неустойчиво по отношению к одному из типов -превращения (т. е. могло испытать Б.-р.), сумма масс частиц в левой части уравнения реакции должна быть больше суммы масс продуктов превращения. Поэтому при Б.-р. происходит выделение энергии. Энергию Б.-р. Е можно вычислить по этой разности масс, пользуясь соотношением Е = mc2, где с — скорость света в вакууме. В случае -распада
0125420682.tif
где М — массы нейтральных атомов. В случае +-распада нейтральный атом теряет один из электронов в своей оболочке, энергия Б.-р. равна:
0173731151.tif
где me — масса электрона.
Энергия Б.-р. распределяется между тремя частицами: электроном (или позитроном), антинейтрино (или нейтрино) и ядром; каждая из лёгких частиц может уносить практически любую энергию от 0 до E т. е. их энергетические спектры являются сплошными. Лишь при К-захвате нейтрино уносит всегда одну и ту же энергию.
Итак, при --распаде масса исходного атома превышает массу конечного атома, а при +-распаде это превышение составляет не менее двух электронных масс.
Исследование Б.-р. ядер неоднократно ставило учёных перед неожиданными загадками. После открытия радиоактивности явление Б.-р. долгое время рассматривалось как аргумент в пользу наличия в атомных ядрах электронов; это предположение оказалось в явном противоречии с квантовой механикой (см. Ядро атомное). Затем непостоянство энергии электронов, вылетающих при Б.-р., даже породило у некоторых физиков неверие в закон сохранения энергии, т.к. было известно, что в этом превращении участвуют ядра, находящиеся в состояниях с вполне определённой энергией. Максимальная энергия вылетающих из ядра электронов как раз равна разности энергий начального и конечного ядер. Но в таком случае было непонятно, куда исчезает энергия, если вылетающие электроны несут меньшую энергию. Предположение немецкого учёного В. Паули о существовании новой частицы — нейтрино — спасло не только закон сохранения энергии, но и другой важнейший закон физики — закон сохранения момента количества движения. Поскольку Спины (т. е. собственные моменты) нейтрона и протона равны 1/2, то для сохранения спина в правой части уравнений Б.-р. может находиться лишь нечётное число частиц со спином 1/2. В частности, при --распаде свободного нейтрона n > p + e- + только появление антинейтрино исключает нарушение закона сохранения момента количества движения.
Б.-р. имеет место у элементов всех частей периодической системы. Тенденция к -превращению возникает вследствие наличия у ряда изотопов избытка нейтронов или протонов по сравнению с тем количеством, которое отвечает максимальной устойчивости. Т. о., тенденция к +-распаду или К-захвату характерна для нейтронодефицитных изотопов, а тенденция к --распаду — для нейтроноизбыточных изотопов. Известно около 1500 -радиоактивных изотопов всех элементов периодической системы, кроме самых тяжёлых (Z 102).
Энергия Б.-р. ныне известных изотопов лежит в пределах от
0184838438.tif
периоды полураспада заключены в широком интервале от 1,3 · 10-2 сек (12N) до ~ 2 1013 лет (природный радиоактивный изотоп 180W).
В дальнейшем изучение Б.-р. неоднократно приводило физиков к крушению старых представлений. Было установлено, что Б.-р. управляют силы совершенно новой природы. Несмотря на длительный период, прошедший со времени открытия Б.-р., природа взаимодействия, обусловливающего Б.-р., исследована далеко не полностью. Это взаимодействие назвали «слабым», т.к. оно в 1012 раз слабее ядерного и в 109 раз слабее электромагнитного (оно превосходит лишь гравитационное взаимодействие; см. Слабые взаимодействия). Слабое взаимодействие присуще всем элементарным частицам (См. Элементарные частицы) (кроме фотона). Прошло почти полвека, прежде чем физики обнаружили, что в Б.-р. может нарушаться симметрия между «правым» и «левым». Это несохранение пространственной чётности было приписано свойствам слабых взаимодействий.
Изучение Б.-р. имело и ещё одну важную сторону. Время жизни ядра относительно Б.-р. и форма спектра -частиц зависят от тех состояний, в которых находятся внутри ядра исходный нуклон и нуклон-продукт. Поэтому изучение Б.-р., помимо информации о природе и свойствах слабых взаимодействий, значительно пополнило представления о структуре атомных ядер.
Вероятность Б.-р. существенно зависит от того, насколько близки друг к другу состояния нуклонов в начальном и конечном ядрах. Если состояние нуклона не меняется (нуклон как бы остаётся на прежнем месте), то вероятность максимальна и соответствующий переход начального состояния в конечное называется разрешённым. Такие переходы характерны для Б.-р. лёгких ядер. Лёгкие ядра содержат почти одинаковое число нейтронов и протонов. У более тяжёлых ядер число нейтронов больше числа протонов. Состояния нуклонов разного сорта существенно отличны между собой. Это затрудняет Б.-р.; появляются переходы, при которых Б.-р. происходит с малой вероятностью. Переход затрудняется также из-за необходимости изменения спина ядра. Такие переходы называются запрещёнными. Характер перехода сказывается и на форме энергетического спектра -частиц.
Экспериментальное исследование энергетического распределения электронов, испускаемых -радиоактивными ядрами (бета-спектра), производится с помощью Бета-спектрометров. Примеры -спектров приведены на рис. 1 и рис. 2.
Лит.: Альфа-, бета- и гамма-спектроскопия, под ред. К. Зигбана, пер. с англ., в. 4, М., 1969, гл. 22—24; Экспериментальная ядерная физика, под ред. Э. Сегре, пер. с англ., т. 3, М., 1961.
Е. М. Лейкин.
0247700569.tif
Бета-спектр нейтрона. На оси абсцисс отложена кинетич. энергия электронов Е в кэв, на оси ординат — число электронов N (Е) в относительных единицах (вертикальными чёрточками обозначены пределы ошибок измерений электронов с данной энергиией).
0234489128.tif
Бета-спектр RaE (пример -спектра тяжёлого элемента).
|
| Современная Энциклопедия |
| БЕТА-РАСПАД (b-распад), вид радиоактивности, при котором распадающееся ядро испускает электроны или позитроны. При электронном бета-распаде (b-) нейтрон (внутриядерный или свободный) превращается в протон с испусканием электрона и антинейтрино (смотри Античастицы). При позитронном бета-распаде (b+) один из протонов ядра превращается в нейтрон с испусканием позитрона и нейтрино. Основы теории бета-распада созданы в 1934 Э. Ферми. По современным представлениям, развитым Р.Ф. Фейнманом и М. Гелл-Маном, бета-распад - проявление слабого взаимодействия. Процесс, обратный бета-распаду, состоит в захвате ядром электрона с ближайшей к ядру электронной оболочки атома (электронный захват). |
| Орфографический словарь Лопатина |
| б`ета-расп`ад, б`ета-расп`ад, -а |
| Слитно, раздельно, через дефис |
| бета-распад, бета-распада |
| Толковый словарь Ефремовой |
[бета-распад]
м.
Радиоактивный распад атомного ядра, сопровождающийся испусканием электрона и антинейтрино либо позитрона и нейтрино. |
|
|
|
 |
Если вы желаете блеснуть знаниями в беседе или привести аргумент в споре, то можете использовать ссылку:
будет выглядеть так: БЕТА-РАСПАД
будет выглядеть так: Что такое БЕТА-РАСПАД
|
|
|
|
|
|
 |
|
 |
|
|
