Záření beta

Záření beta^-, v neutronu se přeskupí kvarky a poté se neutron rozpadne.

Záření beta jsou fermiony, částice hmoty (elektrony nebo pozitrony), které jsou vysílány radioaktivními jádry prvků při beta rozpadu.

Pohybují se velmi rychle, nesou kladný nebo záporný elektrický náboj a jejich pohyb může být tedy ovlivňován elektrickým polem. Proud částic β prostorem se označuje jako záření beta, z historických důvodů, a to i přesto, že nejde o elektromagnetické záření: Nejde o fotony, ale o částice hmoty s nenulovou klidovou hmotností, proto se nemohou pohybovat rychlostí světla, ale pouze nižšími rychlostmi.

Jejich pronikavost je větší než u alfa částic, mohou pronikat materiály s nízkou hustotou nebo malou tloušťkou, k jejich zastavení stačí vrstva vzduchu silná 1 m nebo kovu o šířce 1 mm.

Jednomu typu přeměny beta podléhá bismut ²¹²Bi. Při ní se v jádře atomu přemění neutron na proton, elektron a antineutrino. Proton zůstane v jádře a elektron s antineutrinem jádro opustí. Pohybující se elektron se stal beta zářením. Nové jádro má o jeden proton více. Beta rozpadem bismutu takto vzniká polonium ²¹²Po.

Vznik

Radioaktivní přeměna beta je taková přeměna, při které se nemění nukleonové číslo A jádra. Jejím prostřednictvím může jádro s nadbytkem neutronů změnit poměr Z/A, a tak dosáhnout větší stability. Základním rysem všech beta přeměn je emise elektronového neutrina (antineutrina) a uvolnění energie odpovídající hmotnostnímu úbytku systému.

Přeměna beta minus

Podrobnější informace naleznete v článku Přeměna beta minus.

Je emitován elektron.

Obecný předpis

${}_{Z}^{A}\mathrm {X} \to {}_{Z+1}^{A}\mathrm {Y} +\mathrm {e} ^{-}\mathrm {+} {\overline {\nu }}_{e}$.

Příklad:

${}_{91}^{234}\mathrm {Pa} \to {}_{92}^{234}\mathrm {U} +{}_{-1}^{0}\mathrm {e} \mathrm {+} {\overline {\nu }}_{e}$.

Účast elektronu (pozitronu) při jaderných přeměnách poukazuje na skutečnost, že nukleony nejsou fundamentální částicemi. Při přeměně beta mínus se totiž uvnitř jádra mění neutron takto:

${}_{0}^{1}\mathrm {n} \to {}_{1}^{1}\mathrm {p} +\mathrm {e} ^{-}+{\overline {\nu }}_{e}$

Podmínka přeměny:

m (${}_{Z}^{A}\mathrm {X} )$ > m(${}_{Z+1}^{A}\mathrm {Y}$)

Přeměna beta plus

Dochází k emisi pozitronu (antičástice k elektronu)

Obecný předpis

${}_{Z}^{A}\mathrm {X} \to {}_{Z-1}^{A}\mathrm {Y} +\mathrm {e} ^{+}+\nu _{e}$

Příklad:

${}_{15}^{30}\mathrm {P} \to {}_{14}^{30}\mathrm {Si} +{}_{1}^{0}\mathrm {e} \mathrm {+} \nu _{e}$ .

Přeměna beta plus spočívá v transformaci protonu na neutron

${}_{1}^{1}\mathrm {p} \to {}_{0}^{1}\mathrm {n} +\mathrm {e} ^{+}+\nu _{e}$

Záchyt elektronu jádrem

Také tzv. K záchyt (záchyt elektronu ze slupky K - první elektronový orbital). Nastává u jader s přebytkem protonů. Důsledkem je stabilita jádra. Jádro pohltí jeden z elektronů z vnitřních slupek svého obalu a jaderný proton se mění na neutron za současné emise neutrina.

Podle obecné rovnice reakce probíhá takto:

⁰_-1e + ¹₁p ⇒ ¹₀n + v_e

a jádro podléhá přeměně, kterou lze obecně vyjádřit rovnicí:

^A_ZX + ⁰_-1e ⇒ ^A_Z-1Y

Elektronový obal je po tomto ději v excitovaném (vzbuzeném) stavu; místo po zachyceném elektronu nezůstane prázdné, nýbrž je zaplněno elektronem z některého z vyšších atomových orbitalů. Současně dojde k emisi kvanta elektromagnetického záření, tj. fotonu. Energie vyzářena formou fotonu odpovídá rozdílu energií při přeskoku elektronu z vyšší na nižší orbital, je tak vyzářen přebytek energie.

Podmínka přeměny:

m (${}_{Z}^{A}\mathrm {X} )$ > m (${}_{Z-1}^{A}\mathrm {Y}$) + 2.$\mathrm {m} _{e}$ ⇒ m (${}_{Z}^{A}\mathrm {X} )$ > m (${}_{Z-1}^{A}\mathrm {Y}$) + ${E}_{ny}{/}{c}^{2}$

Související články

• částice alfa
• Záření gama