Přeskočit na obsah

Inverzní beta rozpad

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Inverzní beta rozpad, běžně označovaný zkratkou IBD,[1] je jaderná reakce zahrnující rozptyl elektronového antineutrina a protonu, za vytvoření pozitronu a neutronu. Tento proces se běžně používá v detekci elektronových antineutrin v neutrinových detektorech, jako byla první detekce antineutrin v Cowanově–Reinesově neutrinovém experimentu, nebo v neutrinových experimentech jako KamLAND či Borexino. Je to základní proces při pokusech zahrnujících nízkoenergetická neutrina (< 60 MeV)[2], například při studiu neutrinových oscilací,[2] reaktorových neutrin, sterilních neutrin a geoneutrin.[3]

Inverzní beta rozpad probíhá jako

,[2][3][4]

kde elektronové antineutrino () interaguje s protonem (p) za vzniku pozitronu () a neutronu (n). IBD reakce může být zahájena pouze v případě, že má antineutrino kinetickou energii alespoň 1,806 MeV[3][4] (tzv. prahová energie). Většina energie antineutrina je distribuována do pozitronu vzhledem k jeho malé hmotnosti v relaci k neutronu. Pozitron okamžitě [4] podléhá anihilaci za vytvoření záblesku světla s energií vypočítanou jako

,[4]

kde 511 keV je zbytková hmota elektronu a pozitronu, je viditelná energie reakce a je kinetická energie antineutrina. Po rychlé pozitronové anihilaci, prochází neutron neutronovým záchytem na prvek v detektoru, produkuje zpožděný záblesk o energii 2,22 MeV pokud je zachycen na protonu.[4] Čas zpoždění je 200 až 300 mikrosekund po zahájení reakce (256 mikrosekund u detektoru Borexino [4]). Načasování a prostorová koincidence mezi rychlou anihilací pozitronu a zpožděným neutronovým záchytem poskytuje jasný podpis reakce v neutrinových detektorech.[4]

Inverzní beta rozpad může také někdy odkazovat na interakci elektronu a protonu za vytvoření neutrina a neutronu, nicméně tento proces se obvykle označuje jako elektronový záchyt.

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Inverse beta decay na anglické Wikipedii.

  1. DAYA BAY COLLABORATION; AN, F. P.; BALANTEKIN, A. B.; BAND, H. R.; BISHAI, M.; BLYTH, S.; BUTOROV, I. Measurement of the Reactor Antineutrino Flux and Spectrum at Daya Bay. Physical Review Letters. 2016-02-12, s. 061801. Dostupné online. DOI 10.1103/PhysRevLett.116.061801. 
  2. a b c VOGEL, P.; BEACOM, J. F. Angular distribution of neutron inverse beta decay. Physical Review D. 1999-07-27, s. 053003. Dostupné online. DOI 10.1103/PhysRevD.60.053003. 
  3. a b c ORALBAEV, A.; SKOROKHVATOV, M.; TITOV, O. The inverse beta decay: a study of cross section. Journal of Physics: Conference Series. 2016-01-01, s. 012003. Dostupné online. ISSN 1742-6596. DOI 10.1088/1742-6596/675/1/012003. (anglicky) 
  4. a b c d e f g BELLINI, G.; BENZIGER, J.; BONETTI, S.; AVANZINI, M. Buizza; CACCIANIGA, B.; CADONATI, L.; CALAPRICE, F. Observation of geo-neutrinos. Physics Letters B. 2010-04-19, s. 299–304. Dostupné online. DOI 10.1016/j.physletb.2010.03.051. arXiv 1003.0284.