Большая Советская Энциклопедия (цитаты)

Бета-распад

Бета-распад (далее Б) b-распад, радиоактивный распад 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 b--распад. Во втором случае из ядра вылетает позитрон (е+) — происходит b+-распад. Вылетающие при Б-р. электроны и позитроны носят общее название бета-частиц. Взаимные превращения нуклонов сопровождаются появлением еще одной частицы — нейтрино (n) в случае b+-распада или антинейтрино  в случае b--распада. При b--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 b+-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:





где  — символ ядра, состоящего из Z протонов и АZ нейтронов.

  Простейшим примером (b--распада является превращение свободного нейтрона в протон с испусканием электрона и антинейтрино (период полураспада нейтрона " 13 мин):



Более сложный пример (b--распада — распад тяжелого изотопа — трития, состоящего из двух нейтронов (n) и одного протона (p):



Очевидно, что этот процесс сводится к b--распаду связанного (ядерного) нейтрона. В этом случае b-радиоактивное ядро трития превращается в ядро следующего в периодической таблице элемента — ядро легкого изотопа 32Не.

  Примером b+-распада может служить распад изотопа 11С по следующей схеме:



Этот процесс можно представить как распад связанного протона



В этом случае ядро 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 Чаще всего происходит захват электрона  с ближайшей к ядру К-оболочки, т. н. К-захват. При К-захвате, как и при b+-распаде, образуется изобар, стоящий в периодической системе элементов слева от исходного ядра. Уравнение К-захвата имеет вид:



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:



  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 b-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. Еb можно вычислить по этой разности масс, пользуясь соотношением Е = mc2, где с — скорость света в вакууме. В случае b-распада



где М — массы нейтральных В случае b+-распада нейтральный теряет один из электронов в своей оболочке, энергия Б-р. равна:



где me — масса электрона.

  Энергия Б-р. распределяется между тремя частицами: электроном (или позитроном), антинейтрино (или нейтрино) и ядром; каждая из легких частиц может уносить практически любую энергию от 0 до Eb т. е. их энергетические спектры являются сплошными. Лишь при К-захвате нейтрино уносит всегда одну и ту же энергию.

  Итак, при b--распаде масса исходного превышает массу конечного а при b+-распаде это превышение составляет не менее двух электронных масс.

  Исследование Б-р. ядер неоднократно ставило ученых перед неожиданными загадками. После открытия радиоактивности явление Б-р. долгое время рассматривалось как аргумент в пользу наличия в 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 определенной 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 ученого 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 нечетное число частиц со спином 1/2. В частности, при b--распаде свободного нейтрона n ® p + e- + n только появление антинейтрино исключает нарушение закона сохранения момента количества движения.

  Б-р. имеет место у элементов всех частей периодической системы. Тенденция к b-превращению возникает вследствие наличия у ряда изотопов избытка нейтронов или протонов по сравнению с тем количеством, которое отвечает максимальной устойчивости. Т. о., тенденция к b+-распаду или К-захвату характерна для нейтронодефицитных изотопов, а тенденция к b--распаду — для нейтроноизбыточных изотопов. Известно около 1500 b-радиоактивных изотопов всех элементов периодической системы, кроме самых тяжелых (Z ³ 102).

Энергия Б-р. ныне известных изотопов лежит в пределах от



периоды полураспада заключены в широком интервале от 1,3 · 10-2 сек (12) до ~ 2 1013 лет (природный радиоактивный изотоп 180).

  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 (кроме фотона). Прошло почти полвека, прежде чем физики обнаружили, что в Б-р. может нарушаться симметрия между "правым" и "левым". Это несохранение пространственной четности было приписано свойствам слабых взаимодействий.

  Изучение Б-р. имело и еще одну важную сторону. Время жизни ядра относительно Б-р. и форма спектра b-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 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 остается на прежнем месте), то вероятность максимальна и соответствующий переход начального состояния в конечное называется разрешенным. Такие переходы характерны для Б-р. легких ядер. Легкие ядра содержат почти одинаковое число нейтронов и протонов. У более тяжелых 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 запрещенными. Характер перехода сказывается и на форме энергетического спектра b-частиц.

  Экспериментальное исследование энергетического распределения электронов, испускаемых b-радиоактивными ядрами (бета-спектра), производится с помощью бета-спектрометров. Примеры b-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.



Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска


Новости 20.01.2022 23:39:00
23:26 США разрешили Балтии поставить на Украину зенитные ракеты
23:21 Памела Андерсон подала на развод
23:13 Кремль оценил идею Эрдогана о встрече Путина и Зеленского
23:10 Российские воспитательницы «отбили» ребенка у похитителя
23:08 Блинкен раскрыл темы предстоящих переговоров с Лавровым
23:04 В России заявили о разочаровании Украины обещаниями Байдена
22:58 На Украине назвали дорогу к деэскалации и выходу из кризиса
22:55 Белый дом прокомментировал возможность встречи Байдена и Путина
22:44 Украинский депутат оценил санкции США против себя
21:00 Раскрыта связь между трусами и возрастом женщины
20:06 Apple призвала срочно обновить iPhone
20:05 Госсекретарь США раскрыл детали разговора Путина и Буша об Украине в 2008 году
Больше новостей
СегодняБывший СССР «В местной элите идет борьба» Кто стоял за массовыми протестами в Казахстане и могут ли они захлестнуть всю Среднюю Азию
СегодняЭкономика Центробанк предложил запретить криптовалюты в России. Что будет с биткоинами россиян и причем тут ФСБ?
СегодняМир «Они заплатят за это» Джо Байден пообещал России катастрофу и невиданные санкции в случае военного вторжения на Украину
21:34 В Приднестровье заявили об отсутствии манипуляций с российским газом
21:25 Украина решила участвовать в сертификации «Северного потока-2»
21:06 Государственный департамент США опроверг гарантии о нерасширении НАТО на Восток
СегодняЦенности «Я хотела преподать урок олигарху» Как разводятся богатейшие люди планеты?
СегодняРоссия «Это для нас с мужем стало ударом» Один из тысячи детей рождается с неизлечимой болезнью. Как им помочь в России?
20:37 Возлюбленные поехали отдыхать в Мексику и были жестоко убиты во время отпуска
20:36 Мясников предостерег от посещения больниц во время пандемии
22:17 Несколько десятков мертвых кошек обнаружили на частном участке в Подмосковье
СегодняКультура Сначала было тело. В прокате — победившая на фестивале в Венеции драма про подпольный аборт. Почему ее стоит смотреть?
Сегодня69-я параллель Во льдах Арктики появится первая за много лет научная платформа. Как она изменит будущее российского Севера?
20:33 Названы затраты на подготовку российских спортсменов к Олимпиаде
22:49 Белый дом рассказал о рестрикциях против России
22:31 Россия дала Евросоюзу совет для возобновления диалога
Сегодня69-я параллель «Еда закончится, и они захотят вас съесть» Почему белые медведи бегут с Аляски в Россию? Отвечает ученый
СегодняНаука и техника Вот это доставляет. Как технологии изменили жизнь людей всего за один год
22:26 Россия назвала НАТО инструментом прошлого века
22:24 Новый пакет санкций США против России назвали отголоском гибридной войны
22:22 США обсудили помощь Украине с «Бухарестской девяткой»
19 января 2022Экономика Неуловимый Чжао. Как бывший работник «Макдоналдса» заработал миллиарды на криптовалюте и стал богатейшим человеком Азии
19 января 2022Россия Где в Москве встретить роботов. Как роботы развлекают взрослых и детей в общественных местах и помогают им
22:14 Владелец дома на месте убийств секты Мэнсона захотел избавиться от жилья
22:13 Россия и Китай заблокировали санкции против пяти лиц за связи с Северной Кореей
21:59 Европейская страна ввела обязательную вакцинацию от коронавируса
СегодняНаука и техника Партнерский материалЧетвертый по алфавиту, но главный по значению. Все, что вам нужно знать о витамине D
19 января 2022Россия «Природа решила поставить нас на место» Чем опасен омикрон-штамм и чего ждать от него России — отвечает генетик
21:41 Акции «Обуви России» обвалились
22:06 Пеле потребовалась химиотерапия
21:37 ООН назвала ожидания от предстоящей встречи Лаврова и Блинкена
19 января 2022Силовые структуры Щедрый гангстер. Как самый дерзкий и успешный грабитель Урала воровал миллионы и помогал сиротам
19 января 2022Спорт «Мне нравится быть секс-символом» Туктамышева — самая яркая фигуристка России. Почему она вновь пропускает Олимпиаду?
21:56 Москву накроет двухдневный снегопад
21:51 В России заявили о самостоятельной изоляции Евросоюза от диалога по безопасности
21:45 В НАТО пригрозили России «высокой ценой» при эскалации на Украине
19 января 2022Из жизни «Мороз — не самая большая проблема» История семьи из Индии, которая перебралась в Россию и полюбила ее, несмотря на холод
18 января 2022Россия «Ты просто не знаешь, на что они способны» Две медсестры сургутской больницы покончили с собой. Кто виноват в их смерти?
21:35 Архивное фото полуголой москвички с младенцем заставило россиян поспорить
21:25 Дочь Трампа пригласили к «добровольному» сотрудничеству со следствием
21:23 Украинская полиция опровергла сообщения о минировании офиса Зеленского
18 января 2022Бывший СССР «Это не страшно, это смешно» Зеленский решил устранить главного конкурента. Как дело Порошенко изменит политику Украины?
18 января 2022Наука и техника «Число танков, орудий, трупов — огромно» Как Красной армии удалось прорвать блокаду Ленинграда
21:17 Центробанк в ближайшее время представит обновленную банкноту 100 рублей
21:13 На Украине захотели построить космодром
21:12 Главный тренер «Динамо» прокомментировал дубль Смолова
18 января 2022Культура Биба и Боба. «Звездные войны» превратили в криминальный боевик. Что из этого получилось?
18 января 2022Россия «Боль такая, что невозможно вздохнуть» Свету спасет срочная операция. Ей нужна ваша помощь
21:11 На Украине назвали санкции США политическим террором
21:10 Тихановская выпустила заявление о референдуме в Белоруссии
21:06 Байден назвал российской угрозой «маленьких человечков в зеленой форме»
17 января 2022Россия «У тебя это как будто на лбу написано» Истории россиян, которые живут с психическими расстройствами
17 января 2022Путешествия «На рынках покупают и рыбу, и женщин» Россиянин провел отпуск в Мексике. Чем его удивила латиноамериканская страна?
20:57 В Молдавии назвали способ выйти из газовых кризисов
20:52 Российский академик ответил на вопрос об окончании пандемии из-за омикрона
20:46 Первый полет российского самолета «Байкал» состоится в январе
СегодняЭкономика Партнерский материалСбер в помощь. Банк поможет клиентам работать в поле 115-ФЗ
20:34 Курс биткоина вырос после «репрессий» в России
20:31 Никас Сафронов рассказал о вызванных соседством с Бондарчуком неудобствах
20:28 В МВД рассказали о деле задержанного замминистра транспорта России Токарева
20:17 Два бездомных до смерти избили москвича в подъезде жилого дома
20:12 Пожизненно осужденный россиянин сознался в совершенной в 1998 году серии убийств
20:10 ВГТРК оштрафовали из-за БДСМ-сессии в эфире программы «60 минут»
20:05 Девушка потратила пять миллионов рублей ради внешности Барби
20:00 Мужчина на 67 лет отказался от мытья из-за страха быть убитым
19:56 Байден рассказал о последствиях эскалации конфликта на Украине
19:54 «Челси» попытался выкупить собственного футболиста из аренды и потерпел неудачу
19:53 Стало известно об искалечивших полсотни пациентов врачах в роддоме на Кавказе
19:48 Законодатели США назвали республики Донбасса террористическими организациями
19:46 Литва решила снести Дом Москвы
19:44 Врач назвал способы борьбы с опасным последствием коронавируса
19:43 Идрак Мирзализаде продал на аукционе аннулированный российский вид на жительство
19:40 Врач ознакомился с историей болезней Ленина
19:38 Toyota остановила работу на ключевом заводе
19:38 Эрдоган предложил организовать встречу Путина и Зеленского «с глазу на глаз»
19:36 У подмосковного полицейского нашли весы и наркотики
19:34 Украинский Bayraktar заметили над Черным морем
19:33 Для съемок фильма Тома Круза в космосе построят первую киностудию и спортзал
19:31 19-летняя летчица в одиночку облетела земной шар и установила мировой рекорд
19:23 Названы имена владельцев самых дорогих квартир в Москве
19:17 Брошенная женихом за два дня до свадьбы женщина вышла замуж за кинжал
19:13 ООН осудила отрицание холокоста
19:12 Российский фондовый рынок закрылся ростом
19:07 Иммунолог назвал наиболее защищенную от омикрона категорию россиян
19:06 Секс физрука и российской школьницы в машине заинтересовал следователей
19:01 Кофе связали с низким риском развития рака матки
19:01 Модель рассказала о пристрастиях основателя Playboy и оргиях в его особняке
18:59 Замглавы депздрава Ивановской области арестовали за мошенничество
18:57 Арендаторы украли ванну и поселили тараканов в квартире россиянки
18:57 В Киеве осудили политическое преследование Порошенко
18:56 В столичном СИЗО найден повешенным подследственный из Узбекистана
18:53 Вассерман высказался об оголяющихся на фоне храмов и мечетей блогерах
18:51 Вагнер Лав перешел в новый клуб