B-распад ядер

b- распад представляет собой процесс, в результате которого нестабильное ядро превращается в ядро или . Такие превращения сопровождаются излучением b- частиц, к которым относятся электрон и позитрон.

Существует несколько видов b- распадов:

1) - распад, в результате которого , - электронный распад

2) - распад, , - позитронный распад

3) электронный захват (e- захват или k- захват), ,

4) нейтринный захват, ; антинейтринный захват

В результате b- распада образуются изобарные ядра, то есть не изменяются массовые числа ядра (A=const).

Нейтринный захват – доказательство существования частиц нейтрино и антинейтрино.

В современных экспериментах найдено t- нейтрино.

В результате b- распада выделяется энергия Þ существование ценного вида распада.

Распишем для данного случая энергетический баланс:

1) Начальная энергия > суммарной энергии частиц, образовавшихся в результате распада.

, прибавив к обеим частям , получим , то есть можно определять возможность существования b- распада. Определим энергию b- распада: Þ самопроизвольный b-распад может происходить с убыванием массы.

2) . Аналогично получаем: , .

3) Для k-захвата: , прибавим Þ . , что похоже на Þ часто оба эти процесса идут одновременно и являются конкурирующими. Но обычно процесс k-захвата более вероятен. Это связано с малой добавкой 2-х электронов.

, вероятности:

Для k-захвата электрон берется из внутренней оболочки, которая наиболее близка к ядру

	K	L	M	N	O	…
n=						…

b- активные ядра очень многочисленны. Для каждого ядра с порядковым номером Z<100 Þ проверены экспериментально.

Существуют и - активные изотопы. Рассмотрим пример превращения трития в гелий.

Пример: Период полураспада ~12 лет, ,выделяется минимум энергии 0,2 МэВ. Максимум энергии выделяется при превращении . То есть диапазон b- распада [0,2¸16,6] МэВ. Период b-распада (полураспада):

Min ();

Max ()

Постоянная полураспада .

Пример: (b-распадов)

У b-распада есть некоторая энергетическая особенность – вылетающая частица обладает сплошным спектром энергии в отличие от a-распада. a-частицы остаются с дискретным спектром энергии.

В результате туннельного эффекта преодолевая потенциальный барьер, вылетающая частица тоже имеет дискретный набор энергий.

- зависит от источника излучения, то есть от типа ядра

Для объяснения сплошного спектра при b-распаде Паули в 1930 году предложил ввести гипотетическую нейтральную, слабовзаимодействующую с веществом частицу для того, чтобы выполнялись 3 закона сохранения энергии. E=0, вся энергия уходит с вылетающей частицей. Ферми назвал эту частицу – нейтрино.

символ
	-магнитный момент
	½ (спин теоретический)

Ферми построил качественную теорию b-распада. Основная идея заключалась в том, что b-частицы не существуют внутри ядер, они образуются в процессе распада. Ферми ввел взаимодействие Þ слабое взаимодействие, оно способствует превращению: . Оно происходит под действием слабых сил. То есть b-распад является внутри нуклонным распадом(a-распад – внутри ядерный). Все эти перечисленные процессы могут быть описаны следующим образом:

Позже были открыты и другие частицы, участвующие в слабом взаимодействии – лептоны.

Был выделен класс лептонов:

	позитрон
	электрон
m	мюон (+/-)
t- лептоны	(+/-)
,	(+/-)
,	(+/-)
,	(+/-)

Каждый лептон характеризуется квантовым числом, называемым лептоновым числом или лептонным зарядом.

Существует 3 типа лептонных зарядов:

1) Электронный заряд,

2) Мюонный заряд,

3) Таонный заряд,

Условно принято для всех лептонов:

q<0	электронный заряд L=1
q>0	электронный заряд L=-1

Закон сохранения лептонного заряда:

Существует экспериментально установленный факт, что в замкнутой системе разность между числом лептонов и антилептонов остается постоянной.

Пример: (слабого взаимодействия с участием разных лептонов)

, , , , , , , ,

Видно, что у тяжелых частиц могут образовываться лептоны (из t- мезонов) – все 3 типа нейтрино нельзя заменять друг на друга, то есть они не являются тождественными частицами Þ масса нейтрино не нулевая.

Для нейтрино введено понятие спиральность.

	Если проекция спина на направление движения оказывается , то говорят, что частица имеет правую (положительную) спиральность l, то есть
	Если , то частица обладает левой (отрицательной) спиральностью,

Для нейтрино . Схематично это можно изобразить так:

	нейтрино
	антинейтрино

В настоящее время существует теория, объединяющая ЭМ и слабое взаимодействия – теория электро-слабого взаимодействия(стандартная модель).

Объединение основано на следующих принципах:

Аналогично слабому взаимодействию, существует обмен виртуальными частицами: и бозоны (были открыты в 1982 году).

Теоретически: , . В этом случае схема распада нейтрона:

	Схема k- захвата
	Схема упругого рассеяния нейтрино на электроне: - аналог кулоновского столкновения.

Дата добавления: 2015-07-07