תגית: Beta Decay

Betaדע הוא תהליך בסיסי בפיזיקה גרעינית שבו גרעין אטומי בלתי יציב הופך על ידי שינוי נויטרונים לתוך פרוטון או פרוטון לתוך נויטרון.הטרנספורמציה הזו מותקפת על ידי הכוח הגרעיני החלש, אחד מארבעת הכוחות הבסיסיים של הטבע.יש שני סוגים עיקריים של בטא דעיכה: דעיכה ו-β+ דעיכה (נקראת גם פליטה).

ספקטרום האנרגיה של חלקיקי בטא הוא מתמשך, בניגוד לאנרגיות הדיסקרטיות שנצפו בדעיכה אלפא. פיזיקאים מוקדמים מפוצצים אלה עד וולפגנג פאולי, לאחר שסימנו את קיומו של הניטרינו בשנת 1930 כדי להסביר את האנרגיה החסרה. Enrico Fermi מאוחר יותר פיתח תיאוריה מקיפה של בטא-קום בשנת 1934, שילוב של הניאוטרנוטיקה והנחת את היסודות להבנה המודרנית של האינטראקציות החלשות של ימינו, אך לא רק אנרקוזיס גרעיני הוא רק כעירום קריטי, אלא גם לא רק כעירום, אלא גם לא רק כאבן-ה של אטומית-ה של ארקטיקאיטרוזיס גרעיני.

הכוח החלש האחראי על בטארוטאין יש טווח קצר מאוד, בערך 10-18 מטרים, מה שהופך אותו יעיל רק בתוך גרעין.קצב העשש נשלט על ידי האינטראקציה החלשה ההפיכה קבוע ואת המרחב בשלב הזמין עבור חלקיקים הנפלטים.עבור איזוטופים נתונה, מחצית החיים יכולים להשתנות ממילימטרים למיליארדי שנים, בהתאם להבדלים האנרגיה בין ההורה והבת.

(ב) ,0) תכונות של בטא-קרבה:

  • שינויים המספר האטומי על ידי ±1 תוך שמירה על מספר המסה קבוע (מעבר אלבריק).
  • ⁇ lepton (electron או positron) ו neutrino או antineutrino.
  • מספר lepton, מטען, ו-Momentum באנרגיה.
  • ניתן ללוות את פליטת גלימה אם גרעין הבת נשאר במצב נרגש.

לקריאה נוספת על מכניקת הקוונטים של בטא-קום, להתייעץ עם הסקירה המקיפה של בטא-אט-קום 1 מ Hyperphysics.

היקום הקדום: פלאסמה של חלקיקים

ברגעים הראשונים לאחר המפץ הגדול, היקום היה קיים פלזמה חמה וצפופה של חלקיקים יסודיים: קווארקים, גלונים, חלבונים וקרינה.טמפרטורות עלו 1010 קלווין, ואנרגיות היו כה גבוהות עד שחלקיקים יכולים להפוך בחופשיות דרך הכוח החלש. במהלך תקופה זו, להיות תגובה של דעיכה התרחשה בשיעוריפי איזון, תוך ניתוק כל הזמן של ערפיליות ופרוטונים ופורטונים באמצעות תהליכים כגון:

  • n + ⁇ e ⁇ p + e - (neutron + אלקטרוני Nutrino ⁇ proton + אלקטרונים)
  • n + e + ⁇ p + ⁇ e (neutron + positron ⁇ Proton + אנטיneutrino)
  • n ⁇ p + e- + ⁇ e (ריקבון נויטרונים)

התגובות הללו שמרו על מספר שווה של נויטרונים ופרוטונים, עם הטיה קלה כלפי פרוטונים כי הניטריון הוא מעט כבד יותר מאשר הפרוטון (כ-1.29 מ"ר / C2 הבדל המוני) כפי שהיקום התרחב והקרר, הרי התגובה כבר לא יכולה לעמוד בקצב ההתרחבות.

הערך המדויק של חיי ה-Nutron הוא פרמטר קריטי בקוסמולוגיה, כי הוא קובע ישירות את השפע הראשוני של נויטרונים הזמינים עבור nucleosynthesis. Measurements של חיי ה-Nutron מניסויים במעבדה מספקים מעצורים כי, כאשר בשילוב עם שיעור ההתרחבות של היקום הקדום, מניב תחזיות עבור השפע הראשוני.

Big Bang Nucleosynthesis: Forging the First Elements

גדול בנג nucleosynthesis (BBN) הוא התהליך שיצר את האלמנטים הקלים ביותר - hydroogen, helium, ליתיום, ו beryllium - תוך מספר הדקות הראשונות של היקום.זה התחיל כאשר הטמפרטורה צנחה מתחת 1 MeV ( ⁇ 10V10 K), המאפשר פרוטונים ו נייטרון כדי ליצור derium (2H) באמצעות התגובה + n + nm עדיין היה נמוך יותר, לאחר מכן, לאחר מכן, הוא היה מסוגל להיות ממתכת מהירה מאוד, עם זאת, עם זאת, עם זאת, הוא היה דקרגן, עם זאת, הוא עדיין ירידה מהירה מאוד, עם זאת, עם זאת, 000 צהובה של חום כהה, הוא היה מסוגל היה מסוגל להיות מטומטרה, 000.

Betaדעון שיחק תפקיד מרכזי ב BBN על ידי הגדרת היחס של נייטרון-ל-פרוטון לפני תחילת ייצור דהוריום. יחס ההקפאה-out, מותאם על ידי ריקבון נויטרונים חופשי במהלך החלון הקצר לפני היווצרות של ניוון, קובע כמה נויטרונים זמינים לשלב עם המפץ הגדול של הגלקסיות החמות ביותר (Ricum-4) הוא הגרעין היציב ביותר, כמעט כל הניטרינרים הזמינים 24 עד קצה הדחיסות הגדולות של השבר הוא חזק של הגלקסיות הכבדות.

אלמנטים קלים אחרים המיוצרים במהלך BBN כוללים כמויות של deuterium, helium 3 (3He), ו Lithium-7 (7Li) שפעים של איזוטופים אלה מושפעים גם על ידי קטטיום (3H) נוצר באמצעות 2H(n, ⁇ ) 3H דעים עד 3 הוא באמצעות דעיכה עם מחצית חיים של 12.32 שנים, אבל המיוצר במהלך תקופת בדיקה קצרה יותר מדי, הוא השפעה על טווח זמן קצר לאחר מכן, הוא נמדד על ידי זמן קצר יותר מדי זמן קצר.

עבור ראשי תיבות מפורטים על nucleosynthesis ביג בנג, ראה את המאמר:0 זה סקירה על ידי Cyburt et al.miaFLT:1.

Recombination and the Birth of the Magicalרקע קוסמי

לאחר ש- BBN הסתיים בערך 20 דקות, היקום המשיך להתרחב ולקרר.זה נכנס ל"גילים האפלים" – תקופה שנמשכת כ- 380,000 שנה שבמהלכה היקום היה מלא בפלזמה חמה, מפונקת של אלקטרונים חופשיים, מימן, ואור נוקיליים. Photons היו מפוזרים ללא הרף על ידי אלקטרונים חופשיים באמצעות תומסון, מה שהפך את האירוע המרכזי ששינתה את התקופה הזו לאטמוספירה (אונק) לאטמוספירה של האטמוספירה של האלקטרון (אונקציה) לטמפרטורה של ה-3000 ליטריתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתית' (אונקציה) לאטמוספירה) לאטמוספירה (אונקברידג') לאטמוספירה) לטמפרטורה של האטמוספירה (אונקמנית) לאטמוספירה (DIRDIRDIRDIRDIRD) באופן קבוע) לטמפרטורה של האטמוספירה של האטמוספירה של האטמוספירה של האטמוספירה של האטמוספירה של האלקטרון) לאטמוספירה של האטמוספירה של האטמוספירה של האטמוספירה של ה-3000 ליטרית' (או

Recombination לא היה מיידי.It לקח בערך 100,000 שנים עבור השבריר של ההון לרדת מ-100% עד כ-1%. במהלך תהליך זה, היקום עבר מלהיות פלזמה מכוונת גז נייטרלי.לאחר שרוב האלקטרונים היו כבולים לאטומי מימן, הדרך החינמית של בונקרים עלתה באופן דרמטי.

התזמון המדויק והפרטים של Recombination תלויים בקצב השיקום, אשר מושפע מזמינות של אלקטרונים חופשיים. Betaדעיכה אינה משתתפת ישירות ב-Recombination, אך היא סייעה לקבוע את ההרכב האלמנטרי לפני recombination.לדוגמה, כמות הליום-4 ו-Afters of Lithium משפיעה על צפיפות האלקטרונים, כי helium Recombines מוקדם יותר מאשר מימן (למשל, פיזור מדויק של קשקשים) שינויים אלקטרו-קלימים של אלקטרו-קלימים מאוחר יותר של אלקטרו-קליום (ה) ב-קלימיים) ב-זמנית) ב- Cvateuals) ו- Comangs.

השפעתה הבלתי ישירה של Beta Decay על CMB

בעוד בטא דעך לא יצר ישירות את תמונות CMB, התהליכים הגרעיניים שעצבו את ההרכב האלמנטרי של היקום כבר חתמו על חתימות עדינות על CMB.הקישור הישיר ביותר הוא דרך השפע הראשוני של אלמנטים קלים, המשפיעים על הפיזיקה של ריבור וההפצה של גלי קול ביקום המוקדם (מעבר לתנודות אקוסטיות).

(FLT:0.1. Baryon-to-Photon יחס:03FLT):1 ספקטרום הכוח CMB רגיש מאוד לפרמטר צפיפות הברון ⁇ FLT:2bibFLT 3h2. פרמטר זה מוגבל באופן עצמאי על ידי תחזיות BBN, אשר מסתמכות רבות על יחס הניטר-ל-ל-פרוטון שנקבע על ידי אינטראקציות חלשות (כולל להיות מפולק) מ-ק-קרד-קורד, ממין, כגון ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום פיזיקלימי, אשר עשוי להצביע על ספקטרום סטנדרטי, אשר עשוי להצביע על ידי ספקטרום של סימטרי, כגון ספקטרום של סימטרי (Cuncuncuncuncuncuncuncuntary) אשר עשוי להצביע על יחס של סימטרי, אשר עשוי להצביע על יחס של סימטרי, אשר עשוי במידה רבה על יחס נייטרלי, אשר עשוי להצביע על יחס נייטרלי, אשר עשוי להצביע על יחס נייטרלי של סימטרי (כולל, אשר עשוי להצביע על יחס נייטרלי של סימטרי, אשר עשוי במידה רבה על יחס נייטרלי של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום

(FLT:0.2. Sound אופק ופסגות אקוסטיות: ההרחבה 1) מהירות הקול בנוזל photon-baryon לפני recombination תלויה ביחס של קניונים לפוטונים. צפיפות ברון גבוהה יותר מגבירה את איטרטיה של תוכנית נוזל, שינוי שלב של צומת אקוסטי ומשתנה את הגבהים היחס היחס היחס היחסי של הפסגות המוזרות ואפילו הפסגות של CMB משפיע על רמת הדחיסות של CMB.

, helium שפע והיסטוריה של Recombination:FLT:1 Helium-4 הוא כ 24-25% של המסה הברברית, נוכחותו משנה את ההיסטוריה ההשלכה כי helium recombines ב-Double אדום יותר מאשר מימן.זה משאיר חותם קטן אך ניתן לזהות על אות הקיטוב, במיוחד בקנה מידה גדול של אנגולריות, עם CliumCM, כולל של מדדים עתידיים עם Clicyd.

(FLT:0.Nourtrino Physics:FLT1) האינטראקציות החלשות ששולטות בדעיכה הן קשורות באופן אינטימי לתכונות של משפחות נויטרינו (Nutrino) ומספר ההיררכיה ההמונית של הניטרינו 3: הנימוק של תופעות ההתפשטות ב- BBN ו-Recombination. זה, בתורו, מאמת את ספקטרום הכוח ה-CMBT באמצעות הניקולאריזציה והשפעת ה-NMT2FoTNUMTNUMT) של ה-FNUMTUMTUMT (NUMT) הוא תוצאה יעילה של 299.

עבור סקירה סמכותית על CMB קוסמולוגיה, ראה את ה-FLT:0 NASA Wilkinson מיקרוגל Anisotropy Probe (WMAP) חינוך דף 1

עדויות והמשך פאזלים

הממשק בין בטא דעך, BBN, ו- CMB נבדקו באופן נרחב באמצעות תצפיות.נתוני טמפרטורת CMB מ- Planck, בשילוב עם טלסקופים המבוססים על הקרקע כמו טלסקופ הקוסמולוגיה של Atacama וטלסקופ הקוטב הדרומי, סיפקו מדידות מדויקות של הפרמטרים הקוסמולוגיים. המדידות הללו מסכימות היטב עם התחזיות של המודל ה-CDM, המשלבות את האינטראקציה הסטנדרטית של הפיזיקה החלשה.

עם זאת, כמה מתחים נשארים.אחד הוא "בעיית הליתיום": חישובים BBN חוזים שפע של ליתיום ראשוני 7 כי הוא בערך גורם של שלושה גבוה יותר ממה שנצפה באטמוספירה של כוכבים עתיקים.

פאזל נוסף הוא "מתחי האבל", הפער בין שיעור ההתרחבות נמדד מתצפיות CMB (ההנחה את המודל הקוסמולוגי הסטנדרטי) ומדד מאינדיקטורים למרחקים מקומיים (למשל, סופרנובה) בעוד המתח הזה כרוך בעיקר בהיסטוריית ההתרחבות של הזמן המאוחרת, זה עשוי גם להיות קשור לפיזיקה של תהליכים מוקדמים כמו BBN, למשל, שינוי במספר האפקטיבי של מינים ערפיליים או מטושטשים אלה עשוי לשנות את גודל החיים של האבלרון.

מסקנה

Beta דעך, אם כי לעתים קרובות נחשב תהליך גרעיני ארצי, הוא זורק לתוך הבד של היקום.בכמה דקות הראשונות לאחר המפץ הגדול, האיזון בין נויטרונים ופרוטונים נקבע על ידי אינטראקציות חלשות, כולל בטא דעיכה. יחס זה קבע את השפע הראשוני של מרכיבי האור, אשר בתורו השפיע על ההיסטוריה של השיקום ואת המאפיינים של הרקע הקוסמי כיום, לספק את הדיוק של הבחינה המוקדמת של המיקרוגל, אשר מופעלת של המולקולה.

ההתכנסות של הפיזיקה הגרעינית, הקוסמולוגיה והמידע ההתבוננותי הפכו את בטא-אט לכדי חקירה רבת עוצמה של תנאים ביקום התינוק.כמתקנים חדשים באים באינטרנט - כגון טלסקופ החלל ג'יימס ווב, הכיכר קילמסטר ארוני, ודור הבא של ניסויים CMB - אנו נרוויחו עוד תובנות חדות יותר לתהליכים היסודיים שזייף את היקום.