Betaדע הוא אחד התהליכים האלגנטיים והעמיקים ביותר בפיזיקה גרעינית, חושף כיצד כוחות הטבע יכולים לשנות את הזהות של גרעין אטומי.כאשר נויטרון בתוך גרעין לא יציב הופך לפרוטון, האלמנט משנה צעד אחד במעלה השולחן המחזורי בעוד המספר המסה שלו נשאר אותו.זה משתנה על ידי הכוח הגרעיני החלש, לא רק מסביר מדוע איזוטופים הם גם כוחות רדיואקטיביים, המאפשרים לדמויות עתיקות של חומר, אפילו על פני העיוותים של הרקמות, על פני האדמה, על פני האדמה, אשר מתפתלים, על פני האדמה, על פני השטח של הרקמות, אשר מתפתלים, אשר נשלטים, אשר נשלטים, על פני האדמה, הוא הרקמות, אשר מתפתלים, על פני האדמה הקדומה, אשר נשלטת, אשר נשלטת המשתנים, על ידי הכוח הגרעיני החלשה, על ידי הכוח הגרעיניים, אלא גם על ידי הכוח הגרעיניים, הוא זהה, אשר נשלטת, אשר נשלטת על ידי הכוח הגרעיניים, אלא גם על ידי הכוח הגרעיניים, הוא הרקדן, אלא גם על ידי הכוח הגרעיני החלשה, אלא גם על ידי הכוח הגרעיני החלשה, אלא גם על ידי הכוח הגרעיני החלשה, אלא גם על ידי הכוח הגרעיני החלשה, אלא גם על ידי הכוח

מה זה Beta Decay?

Betaדע הוא תהליך רדיואקטיבי שבו גרעין אטומי לא יציב משחרר אנרגיה על ידי המרת אחד הניטריונים שלה לתוך פרוטון - או, במקרה של בטא-plus דעיכה, פרוטון לתוך נויטרון. במהלך טרנספורמציה זו, הגרעין פולט חלקיק בטא (או אלקטרון או positron) יחד עם פליטות אנטינוטרינו או נויטרינו.

לדוגמה, פחמן-14, איזוטופ רדיואקטיבי ידוע, עובר בטא-מין כדי להפוך חנקן-14.הניטרורון הוחלף על ידי פרוטון, כך המספר האטומי עולה מ 6 עד 7 בעוד המספר המסה נשאר 14. זה שינוי יסודי זה הוא מדוע בטא דעיכה מסווגת כמו מעבר איזומבי: ההורה והבת nuclei יש את אותו מספר של ניוונים אבל מספר שונה של פרוטונים.

הפיזיקה מאחורי הטרנספורמציה

המרת נויטרונים לתוך פרוטון אינה התחדשות פשוטה של חלקיקים קיימים.זה דורש כוח גרעיני חלש - אחד מארבעת הכוחות הבסיסיים של הטבע, לצד הכבידה, אלקטרומגנטיות, וכוח גרעיני חזק.הכוח החלש נקרא באופן ptly: הוא פועל בטווחים קצרים מאוד (שתוצאהו 10Falph:0-18LTFalr ⁇ ) הוא מטר אחד אחראי לשינויי הטעם.

בתוך נויטררון, הטרנספורמציה כוללת רקמת מטה משתנה לתוך ארון למעלה.שינוי טעם מקולק זה הוא מתווך על ידי בוסון W, חלקיק נושא מסיבי של אינטראקציה חלשה.ניתן לסכם את התהליך ברמת quark כמו:

(ב) ויקרא י"ד:2 ויקרא י"ד:

ה-Wirph:0. [=] ⁇ [=] ⁇ ] [=]=[1]] ,[דרוש מקור]]], שהרי ה[[המאה ה-1]], [[המאה ה-20]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]

התפקיד של Quarks

כדי להעריך את בטא דעך במלואו, יש להסתכל בתוך הניוקלונים עצמם. Protons ו-Nutrons הם לא חלקיקים יסודיים; הם חלקיקים מורכבים עשויים מקולקטים המוחזקים יחד על ידי gluons. A Proton מורכב משני קוואטות (כל אחד עם מטען חשמלי +2/3) ואחד מטה (טעון -1/3), נותן מטען כולל של +1 Autron, על ידי אחד, לעומת 2, לעומת 2, לעומת 0rking, אחד, quarking).

במהלך דעיכה בטא-מין, השבר למטה בערפילית סופג בוון וירטואלי והופך למעין קוורק למעלה.הנירוטרון הופך לפרוטון, ואת ה-W בוזון הווירטואלי הוא פולט כ-WirveFLT אמיתי:0-FLT:1 בוסון, אשר לאחר מכן מתכווץ לאלקטרון ואינטראקציה אנטי-ניטרינומית.

חוקי השימור של מטען, מספר לוטו ומספר הברון כולם מצייתים לחלוטין.האלקטרונים נושאת יחידה אחת של מטען שלילי ויחידה אחת של מספר לפטון, בעוד האנטינוטרינו נושאת יחידה אחת של מספר לוטו שלילי (כיוון שלאנטינוטוקינו יש מספר לפטון -1), איזון מספר הלוטטון הכולל של אפס לפני ואחרי הדעיכה.

סוגים של Beta Decay

בעוד הצורה הנפוצה ביותר של בטא דעיכה היא המרה נויטרונים-לפרוטון, הטבע מאפשר גם את התהליך הפוך בתנאים מסוימים.שני הסוגים העיקריים הם בטא-מין (βFLT:0.0.1) ו- beta-plus (βFLT:2+FLT 3: 3) דעך תהליך קשור, אלקטרון, גם להתחרות עם beta-uber.

בטא-מינסוס (βFLT:0) - Decayyus

בדעיכה בטא-מין, נויטרון בתוך גרעין לא יציב הופך לפרוטון.הגרעין משחרר אלקטרון ואנטינוטרינו אלקטרונים.המספר האטומי Z גדל על ידי אחד, בעוד המספר ההמוני A נשאר ללא שינוי.דוגמה קלאסית היא דעיכה של טריטיום (hydrogen-3) לתוך Helium 3:

(ב) ויקרא י"א:2 (ב) ויקרא י"א)

טריטיום, המשמש במחקר צבע והיתוך שופע, יש מחצית חיים של 12.32 שנים פולט חלקיק בטא אנרגיה נמוכה. Beta-minus דעיכה היא הצורה הנפוצה ביותר של בטא דעיכה בין איזוטופים עשירים נויטרונים.

בטא-Plus (βFLT:0) +FLT:1

Beta-plus הוא תמונת המראה: פרוטון בתוך גרעין מומר לתוך נויטרון.תהליך זה פולט נקבוביטרון (האנטי חלקיקים של האלקטרונים) וערפילית אלקטרונים.המספר האטומי יורד על ידי אחד, בעוד המספר המסה נשאר ללא שינוי.דוגמה היא דעיכה של פחמן-11 לתוך בורון 11:

(ב) ויקרא י"ד:2 ויקרא י"ד:2 ויקרא י"ד:2 ויקרא יט"ד ויקרא י"ד:

Beta-plus דעיכה רק כאשר גרעין הבת יש אנרגיה כוללת נמוכה יותר, וזה קורה בדרך כלל באיזוטופים עשירים פרוטון.הפודים הנפלטים במהירות מחלחלים עם אלקטרון בעניין שמסביב, ומייצרים שני קרניים 511 keV gamma - חתימה בשימוש בסריקות E Tommissionography (PET).

לכידת אלקטרון

באנטי-טריאליות עשירות פרוטון, בטא-פלון אסורה אנרגטית או מדוכאת.במקום, הגרעין יכול ללכוד אחד האלקטרונים המקיפים שלו (בדרך כלל מהפגזה K) ולהפוך פרוטון לתוך נויטרונים, שחרור ניטארינו.תהליך זה, הידוע בשם אלקטרון לכידת (EC), תוצאות באותו גרעין הבת כמו בטא-plus אבל ללא פולטים אלקטרון פנימי של אלקטרון או אלקטרון מלא אלקטרון-אדום.

תגית: Beta Decay

גרסה נדירה אך חשובה תיאורטית היא דעיכה כפולה, שבה שני נויטרונים הופכים בו-זמנית לשני פרוטונים, פולטים שני אלקטרונים ושני אנטינו ניטריןוס.תהליך זה רק בלתי-סביר ב- nuclei שבו יחיד בטאוע אינו ניתן לעצירה.החיפוש אחר בטאווה כפולה ערפילית – גרסה היפותטית שבה noutrinos הם פולטים חלקיקים פעילים ביותר של פיזיקת חלקיקים (המולקולנועית)

גילוי האנרגיה והגילוי של Neutrino

אחד ההיבטים המבולחים ביותר של ניסויים בטא דעיכה מוקדמת היה ספקטרום האנרגיה המתמשך של האלקטרונים הנפלטים.על פי שימור אנרגיה קלאסית, אם הריקבון היה מעורב רק גרעין והאלקטרוני, האלקטרונים צריכים להיות אנרגיה דיסקרטית שווה את ההבדל באנרגיות מחייבות גרעיניות.במקום, ניסויים הראו כי אלקטרונים מדבורה יש אנרגיות החל מאפס עד לערך מקסימלי.

בשנת 1930 הציע וולפגנג פאולי פתרון רדיקלי: חלקיק נייטרלי כמעט ללא מסה היה גם פולט, נושא את האנרגיה החסרה. אנריקו פרמי מאוחר יותר כינה אותו "הניטרינו" (איטלקי ל"קטן נייטרלי") , הניטרינו אינטראקציה כה חלשה עד 1956 עבור קלואן ורידרין כדי לזהות אותו ישירות ליד כור גרעיני, גילוי ידוע מאוד על ידי פרוטנו (ה) רק על ידי האנטי-אפואנטים קטנים ביותר של פרוטהטמין) אשר זכו רק נגד האנטי-אפואנטואנטואנטואנטואנטואנטים (ה) ב-1995.

המונחים: Beta Decay

קטועון בטא אינו רק סקרנות מעבדה - הוא אבן הפינה של הפיזיקה המודרנית, האסטרופיסיקה, והמדע החל.ההשלכות שלו נעות מעבודות הפנימיות של כוכבים ועד לצירוף עצמות עתיקות.

פיזיקה גרעינית ויציבות

(א) דעך הוא המנגנון העיקרי שבו גרעינים בלתי יציבים שופכים אנרגיה עודף כאשר יחס הניטרירון-לפרוטון הוא מחוץ לאיזון.עמק היציבות בתרשים של nuclides הוא הגבול על ידי beta-decays: noutron-to-proton is noutron-rich is noutron-rich is noutron-rich is going of βFLT:0-FLT:1, בעוד פרוטונים-Fovern-F2s toductions toduction and Platinum of Nuclear Management Index of Nuclear חצי-FLT: β-FLT: β-FLT: β-FLT:0-FLT 1, 0001, and titine-F1, and Platinums toduction, and titine-F1, and titialdine-F2, and Platinums toductions toductions toductions toduction, and Platinums toduction, and Platinums to β-FLT:1, 000 β-FLT:1, and Platinums toductions toduction, and Nuclear Losss toduction, and Platinum is toductions toduction, and Platinums to β-FLT:1

אסטרופיזיקה וסטלהר נוקלוסינתזה

בכוכבים, בטאדעון ממלא תפקיד קריטי בסנתזה של אלמנטים. במהלך מחזור פחמן-ניטרוגן-oxygen (CNO) אשר מאלץ כוכבים מסיביים, בטא-plus דעיכה להמיר חנקן-13 לפחמן-13 וחמצן 15 לתוך חנקן-15. Innovae, תהליך הניטרוון המהיר (r-capture) יוצר אלמנטים כבדים, ו-ta של ננווטרון-נוטרובל-אווירה הוא לא קיים יותר מאשר את השרשרת לא תהיה קשה יותר מאשר את ה-זמנית.

יתר על כן, הניטרינו מתפרץ מ בטאוואות בסופרנובה מהתנגשת, מרחיק את רוב האנרגיה הכבידהית המשוחררת.הנוטרינו האלה ניתן לזהות על פני כדור הארץ, ומספק חלון ישיר לתוך התמוטטות הליבה של כוכב גוסס.ההתבוננות של נייטוטרינוס מסופרנובה 1987A אישרה תחזיות תיאורטיות רבות על מוות סטרלר ופיזיקה נויטרינומית.

היכרויות

אחת האפליקציות המוכרות ביותר של דעיכה בטא היא היכרויות רדיואקטיביות, אשר מסתמכת על דעיכה של פחמן-14. אורגניזמים חיים לשמור על יחס קבוע של פחמן-14 לפחמן-12, אך לאחר המוות פחמן-14 מתעקל עם מחצית חיים של 5,730 שנים. על ידי מדידה של פחמן-14 הנותרים בדגימות גיאורגניות, ארכיאולוגים יכולים לקבוע עד כ-50,000 שנים.

יישומים רפואיים

A-emitting isotopes משמשים נרחב ברפואה גרעינית. Iodine-131, אשר דעיכה באמצעות פליטת בטא-minus, משמש לטיפול בסרטן בלוטת התריס ו hyperthyroidism. חלקיקי בטא מזיקים רקמות סרטן מקומי בעוד קרני gamma המלווה מאפשרות הדמיה. Strontium-90, בטארוטטר, משמש טיפול פלישה עבור metastas עצם.

בדמיית אבחון, פולטי positron כגון פלואורין-18 (אשר עובר בטא-פל עם מחצית חיים של 110 דקות) משמשים סריקות PET.קרני gamma ההשמדה מזוהות על ידי טבעת של חיישנים, ושיקום מחשב מייצר תמונות תלת-ממדיות של פעילות מטבולית בגוף. pET הוא בלתי יקר עבור מתודולוגיה, נוירולוגיה, נוירולוגיה, וכרטיסי.

פיקוח תעשייתי וסביבתי

Betaדע גם הוא רתום עבור גישור תעשייתי - לדוגמה, מדידת עובי נייר או פלסטיק באמצעות העברת חלקיקים בטא.גלים עשן מכילים לעתים קרובות כמות קטנה של americium 241, אלפא פולטטר, אבל כמה מהם מעסיקים מקורות בטא עבור יישומים ספציפיים. ניטור סביבתי של בטא-emit isotopes כמו tritium ו-Tron-90 מסייע לעקוב אחר זיהום ממתקנים גרעיניים ו Fallout כלי נשק.

Beta Decay במודל הסטנדרטי ומעבר לו

Betaדע היה מפתח בפיתוח המודל הסטנדרטי של הפיזיקה של החלקיקים.התיאוריה של האינטראקציה החלשה, שנוסחה על ידי שלדון גלאוה, Abdus Salm וסטיבן ויינברג בשנות ה-60, אלקטרומגנטיות מאוחדת וכוח חלש לתוך האינטראקציה אלקטרו-חלשת.

מדידות מוקדמות של בטא-דעטרה מספקת גם בדיקות של סינמטות בסיסיות.לדוגמה, הקורלציה בין האלקטרונים לכיוונים נייטרינו ב בטאקום חושפת הפרה של אחדות, תופעה שהפתיעה את קהילת הפיזיקה ב-1957 כאשר הניסוי של צ'ין-שיונג וו הראה כי יש לדעיכה בעד אוריינטציה מסוימת של ספין.

כיום, הניסויים של בטא-דעון ממשיכים לדחוף את גבולות הפיזיקה.החיפוש אחר קטטה כפולה של ערפילית, אם יצליח, יפגין הפרה מספר של מספר טופטון ולספק מדידה ישירה של מסה רב-ריאנה האפקטיבית של הניטרינו. ניסויים כמו EXO, GERDA, ו Kamland-Zen מציבים מגבלות מחמירות יותר ויותר על מחצית החיים של תהליך היפותטי זה.

מסקנה

Betaדעון הוא הרבה יותר מאשר שינוי גרעיני פשוט - זה שער להבנת הכוח החלש, ההתנהגות של קווארקים, ואת האבולוציה של החומר ביקום. מן המחצבות הרכות ביותר בתוך נויטרון לפיצוצים העצומים של סופרנובה, בטאואטון מחבר את המיקרוקוסמוס למאקרוקוסמוס.