Pereputan beta

Daripada Wikipedia, ensiklopedia bebas.
Lompat ke: pandu arah, cari
Fizik nuklear
CNO Cycle.svg
Pereputan radioaktif
Pembelahan nuklear
Pelakuran nuklear
Pereputan beta-minus (β-). Pemancaran pertengahan bagi Boson W- berlaku.
Rajah Feynman bagi pereputan beta untuk neutron kepada proton, elektron, dan antineutrino elektron melalui Boson W- berat pertengahan

Dalam fizik nuklear, pereputan beta merupakan sejenis pereputan radioaktif apabila zarah beta (satu elektron atau satu positron) dipancar. Dalam kes pemancaran elektron, ia dirujuk sebagai "beta minus" (β), manakala dalam kes pemancaran positron pula, sebagai "beta plus" (β+).

Dalam pereputan β, interaksi lemah menukarkan neutron (n0) kepada proton (p+) manakala memancarkan satu elektron (e) dan anti-neutrino (\bar{\nu}_e):

n^0 \rightarrow p^+ + e^- + \bar{\nu}_e.

Pada tahap asas, (seperti ditunjukkan dalam rajah Feynman), ia disebabkan oleh penukaran kuark bawah kepada kuark atas dengan pemancaran Boson W-; boson W- lalu merepur kepada elektron dan anti-neutrino.

Dalam pereputan β+, tenaga digunakan untuk menukarkan proton kepada neutron, positron (e+ ) dan neutrino (\nu_e):

\mathrm{tenaga} + p^+ \rightarrow n^0 + e^+ + {\nu}_e.

Jadi, berbeza dengan pereputan beta minus, pereputan beta plus tidak boleh berlaku dalam pengasingan disebabkan keperluan tenaga, jisim neutron adalah lebih berbanding jisim proton. Pereputan beta plus hanya boleh berlaku di dalam nuklei apabula nilai mutlak tenaga ikatan bagi anak nukleus lebih tinggi dari induknya. Perbezaan antara tenaga menjadi tindak balas yang menukarkan proton kepada neutron, positron dan neutrino dan kepada tenaga kinetik bagi zarah-zarah ini.

Dalam semua kes apabila pereputan β+ dibenarkan (dan proton merupakan sebahagian nukleus dengan cangkerang elektron), ia diiringi dengan proses penangkapan elektron, apabila satu elektron atom ditangkap oleh nukleus dengan pemancaran satu neutrino:

\mathrm{energy} + p^+ + e^- \rightarrow n^0 + {\nu}_e.

Tetapi jika perbezaan tenaga antara keadaan awal dan akhir adalah rendah (kurang dari 2mec2), maka pereputan β+adalah tidak mungkin dan penangkapan elektron adalah satu-satunya mod pereputan.

Jika proton dan neutron adalah sebahagiian dari nukleus atom, proses pereputan ini menukarkan satu unsur kimia kepada yang lain. Sebagai contoh:

\mathrm{{}^1{}^{37}_{55}Cs}\rightarrow\mathrm{{}^1{}^{37}_{56}Ba}+ e^- + \bar{\nu}_e (beta minus),
\mathrm{~^{22}_{11}Na}\rightarrow\mathrm{~^{22}_{10}Ne} + e^+ + {\nu}_e (beta plus),
\mathrm{~^{22}_{11}Na} + e^- \rightarrow\mathrm{~^{22}_{10}Ne} + {\nu}_e (penangkapan elektron).

Pereputan beta tidak mengubah nombor nukleon A dalam nukleus tetapi mengubah casnya Z. Maka, set semua nuklid dengan dengan A yang sama boleh diperkenalkan; nuklid isobar ini mungkin berubah kepada satu sama lain melalui pereputan beta. Antaranya, beberapa nuklid (sekurang-kurangnya satu) adalah beta stabil, kerana mereka mewakili minima tempatan bagi lkebihan jisim: jika sesuatu nukleus mempunyai nombor (A, Z), jiran nuklei (A, Z−1) dan (A, Z+1) mempunyai lebihan jisim dan pereputan beta kepada (A, Z), tetapi tidak sebaliknya. Harus diperhatikan bahawa nukleus yang stabil betanya mungkin mengalami pereputan radioaktif lain (pereputan alfa, sebagai contoh). Dalam alam, kebanyakan isotop adalah beta stabil, tetapi beberapa pengecualian wujud dengan separuh hayat yang lama hinggakan mereka mempunyai masa yang cukup untuk mereput mengikut detik sintesis nukleus. Satu contoh ialah 40K, yang mengalami semua jenis pereputan beta (beta minus, beta plus dan penangkapan elektron) dengan separuh hayat 1.277×109 tahun.