Beta Decay ve Cosmic arka plan Radyasyonun Oluşumundaki Rolü

Beta Decay'yi Anlamak

Beta çürümesi, kararsız bir atomik nükleksiyonun bir protona veya bir protona bir nötrona dönüşmesine yol açıyor. Bu dönüşüm, bir elektronun (parça) ve bir elektron antinutrino'nun dört temel kuvvetiyle medyaya aktarılıyor.

Beta parçacıklarının enerji spektrumu süreklidir, alfa çürümesinde gözlemlenen ayrı enerjilerden farklı olarak.Bu sürekli spektrum, 1930 yılında Wolfgang Pauli'nin eksik enerji için varlığını yeniden ortaya koydu. Enrico Fermi daha sonra 1934'te her şeyi nükleusturan ve zemini zayıf etkileşimlerin modern anlayışı için yoğunlaştırdı.

Beta çürümesinin sorumlu zayıf gücü çok kısa bir aralığı vardır, yaklaşık 10-18 metre, sadece nükleus içinde etkili hale getirir.Bu değişkenlik, beta ile, yayılan parçacıklar için mevcut olan faz uzayını da yönetir.Bir verilen izotop için, yarı-yaşam, milisaniyelerden milyarlarca yıla kadar değişebilir, ebeveyn ve kız nükleus arasındaki enerji farkına bağlı olarak.Bu değişkenlik beta, canlısı canlılar için de güçlü bir araçla aynı zamanda canlılar için desteklenmektedir.

[0] beta çürümesinin özelliklerini üstlenir:).

• Atom numarasını ±1 ile değiştirirken, kitle numarası sabit tutar (isobaric geçiş).
• Bir lepton (elekron veya pozitron) ve bir söz konusu ⁇ veya antineutrino.
• Korumalar lepton numarası, şarj ve enerji-momentum.
• Spama ışın emisyonuna eşlik edebilir, eğer kızı nüklep heyecanlı bir durumda bırakılırsa.

Beta çürümesinin kuantum mekaniği üzerinde daha fazla okuma için, ESFLT'ye danışın:0) Hiperfiziklerden gelen beta çürümeye genel bakışı).

Erken Evren: Parçacıkların Bir Plazma

Big Bang'den sonra ilk saniyelerde, evren inanılmaz derecede sıcak, yoğun temel partiküllerin plazması olarak var: kurklar, gluonlar, leptonlar ve radyasyon. Sıcaklıklar 1010 Kelvin'i aştı ve enerjiler bu dönemde zayıf güçlerle özgürce dönüştürebildi.

• n + ⁇ e ⁇ p + e - (neutron + elektron ⁇ ⁇ proton + elektron)
• n + e+ ⁇ p + ⁇ e (neutron + pozitron ⁇ proton + antineutrino)
• n ⁇ p + e - + ⁇ e (free nötron çürümesi)

Bu tepkiler, büyük patlamadan sonra yaklaşık 1:6'de, nötronların protona dönüştürülmesinden sorumlu hafif bir yanlışla (yaklaşık 1.29 MeV/c2 kütle farkı) zayıf bir şekilde genişletildi ve soğutulmuş olarak, nötron-proton oranı, yaklaşık 1:6'de, nötronların yarı-varın ölümüne neden olan zayıf etkileşimlerin düşmesinden sonra, zayıf etkileşimlerin düşmesine neden oldu.

Parçacık ömrünün kesin değeri, erken evrenin genişleme oranıyla birlikte, bu tahminler ve gözlemler arasındaki ilk miktardaki boşlukları doğrudan standart modelin ötesinde yeni fizike işaret ediyor.

Big Bang Nucleosynthesis: İlk Elements'i dövmek

Büyük Patlama nükleosynthesis (BBN) en hafif elementleri üreten süreçtir -hidrojen, helium, lityum ve beryllium - evrenin ilk birkaç dakikasını inşa etmek için.Odası 1 MeV ( ⁇ 1010 K) altındayken başladı, bu da proton ve nötronların şişesi 2H + ⁇ → 2H + ⁇ ile.

Beta çürüme, BBN'de nötron-to-proton oranını, deuteryum üretimi başlamadan önce merkezi bir rol oynadı. Donmuşumluk asitin kısa pencereden önce, squayon yoğunluğuna ve genişleme oranına çok hassas olduğunu belirledi.Dörtün 4'ü çok daha istikrarlı bir ışıktan önce, neredeyse tüm mevcut nötronlar beşikliyumda son derece güçlü bir şekilde sabit bir şekilde sabitlendi.

BBN sırasında üretilen diğer ışık elementleri, 2H (n, ⁇ ) ile 3H'ye kadar yapılan, 12.32 yıl boyunca ⁇ mülozlar (Li) ve BBN dönemindeki çatlakların son verimlerini etkilemesi için çok kısaydı.

Big Bang nükleosynthesis hakkında ayrıntılı bir astar için, bkz.ENFLT:0) Bu inceleme makalesi Cyburt et al.).

Recombinasyon ve Cosmic Mikrodalga Arka Planının Doğumu

BBN yaklaşık 20 dakika sonra, evren sürekli olarak "parça"ya girdi - bu değişikliği değiştirmiş olan bir süre, 3000 K (daha düşük bir enerjiyle tıkandı) ile ısındı.Bu sıcaklıkla, elektronlar ve ışık çekirdekler sürekli olarak dağıtıldı ve hidrojen ve hidrojenler hemen yeniden birleştirilerek hidrojeni yeniden birleştirip bir araya getiremediler.

Recombinasyon anında değildi.Bu süreçte evrenin genişlemesiyle birlikte, son derece dağınık olan fotonlar için yaklaşık 100.000 yıl sürdü.

Rekombinasyonun tam zamanlaması ve ayrıntıları, rekombinasyon oranına bağlıdır, bu da, serbest elektronların erişilebilirliği ile etkilenmektedir. Beta dems doğrudan rekombinasyon potansiyeline katılmaz, ancak atomun iki elektronunu yeniden değerlendirmesine yardımcı olur. Örneğin, olium-4 ve iz miktarlarını etkiler, çünkü olium daha önce hidrojenin görünürlüğünü ve akustik bir miktarını hidrojenin daha yüksek iyonizasyon potansiyelinin arttırılmasına yardımcı olur.

Beta Decay'nin CMB Observables üzerindeki yönlendirme etkisi

Beta çürümesi doğrudan CMB fotolarını yaratmadı, evrenin ses dalgalarını şekillendiren nükleer süreçler CMB üzerinde baskılı imzalar yaptı. En doğrudan bağlantı, rekombinasyon ve erken evrendeki ses dalgalarının yayılımını etkileyen ışık elementleri aracılığıyladır (baryon akustik oscillations).

[FONT=0]1. Baryon-to-foto-foto-foto-foto-foto-foto-foto-foto-foto-foto-to-foto-to-foto-x

[FONT:0]2. Sound ufuk ve akustik zirveler: Rekombinasyondan önce foton-baryon sıvısı, baryonların fotonlara olan oranına bağlıdır. Daha yüksek bir baryon yoğunluğu, akustik osillerin fazını değiştirir ve CMBgular güç spektrumunda bile hassas ve zirvelerin göreceli yüksekliklerini değiştirir.

[FONT=0)3. Helium bolluğu ve rekombinasyon tarihi: [CMB kutupizasyon sinyali üzerinde, özellikle de baryonik kütlenin yaklaşık% 24-25'i oluşturur. varlığı, iyonizasyon tarihinin bağımsız ölçümleriyle birlikte, standart BBN tahminleriyle tutarlılığı gösterir. CMB kutupizasyon sinyali gibi daha iyi bir testte bulunabilir, özellikle de büyük bir beta ölçeklerinde, helium bolluğu ile birlikte, bağımsız ölçümler ile birlikte, standart BBN tahminleriyle tutarlılığı gösterir.

[FONT=0)4. Neutrino fizik: [Dönder:[Döneticileri yöneten zayıf etkileşimler, spektral olmayan etkilerle bağlantılı.The number of ⁇ family and the ⁇ mass hierarchy affect the growthN and recombination_{)effbinasyon) Bu, CMB angular güç spektrumunu, standart dışı modeller veya iyonlar arasındaki farklar arasındaki fark eder.}