Виды и свойства бета- распада

Бета-распадом ядра называется процесс самопроизвольного превращения нестабильного ядра в ядро-изобар в результате испускания электрона (позитрона) или захвата электрона. Известно около 900 бета-радиоактивных ядер. Из них только 20 являются естественными, остальные получены искусственным путем.

Существует три вида β-распада: электронный β^-- распад, позитронный β⁺- распад и электронный захват(е-захват). Основным видом является первый.

При электронном β^--распаде один из нейтронов ядра превращается в протон с испусканием электрона и электронного антинейтрино.

(1.39)

Примеры: распад свободного нейтрона

, Т_1/2=10,7 мин;

распад трития

, Т_1/2= 12 лет.

При позитронном β⁺-распаде один из протонов ядра превращается в нейтрон с испусканием положительно заряженного электрона (позитрона) и электронного нейтрино

(1.40)

Пример

В случае электронного е-захвата ядро захватывает электрон с электронной оболочки (чаще К-оболочки) собственного атома.

(1.41)

Пример

.

Бета –распад возможен. когда разность масс начального и конечного ядер превышает сумму масс электрона и нейтрино. Всегда, когда энергетически возможен β⁺-распад возможен и е-захват. Бета-распад наблюдается у ядер с любым массовым числом. Наблюдаемыми характеристиками при бета-распадах являются период полураспада Т_1/2 , формы энергетических β-спектров и другие характеристики.

Энергия β^--распада лежит в интервале

( )0,02 Мэв < Е _β < 13,4 Мэв ( ).

Энергия, выделяющаяся при бета-распаде, распределяется между электроном, нейтрино и дочерним ядром. Спектр испускаемых β-частиц непрерывен от нуля до максимального значения. Формулы для вычисления максимальной энергии бета-распадов:

, (1.42)

, (1.43)

. (1.44)

где - масса материнского ядра, - масса дочернего ядра. m_e –масса электрона.

Период полураспада Т_1/2 связан с вероятностью бета- распада соотношением

Вероятность бета-распада сильно зависит от энергии бета-распада ( ~ E_β⁵ при E_β >> m_ec²) поэтому период полураспада Т_1/2 меняется в широких пределах

10^-2 сек < Т_1/2 < 2 10¹⁵ лет

Бета-распад возникает в результате слабого взаимодействия- одного их фундаментальных взаимодействий. При бета-распаде поляризованных ядер нарушается закон сохранения пространственной четности. (Ву 1956 г.).