β-lagunemine

  • Mis juhtub tuumas, kus neutroneid on liiga palju?
  • Neutron võib muutuda prootoniks ja prooton neutroniks.

Neutron muutub prootoniks

Teistsugune radioaktiivsus ilmneb siis, kui neutroneid on märksa rohkem kui prootoneid ja kõige kõrgem neutronite poolt hõivatud energia­tase on prootonite energiatest kõrgem. Neutron ei saa prootonite tasemele laskuda, tema jaoks pole seal kohta. Kuid ometi on neutronil kõrval­tee sinna olemas. Selleks tuleb tal vaid prootoniks muutuda. Selliseid osakeste muundumisi tuleb osakeste maa­ilmas ette, kui vastavad tingimused on täidetud. Tähtsaim neist tingimustest on energia ja impulsi jäävus, kuid on veel teisigi jäävuse seadusi, mida klassikaline füüsika kõiki ei tunnegi. Ka vaba, tuumaga sidumata neutron muutub varem või hiljem (keskmiselt 15 minuti pärast) prootoniks, kusjuures tekib elektron ja veel üks kerge neutraalne osake – anti­neutriino v ¯ MathType@MTEF@5@5@+= feaagGart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbnLMBP9 MBGaLCVbqedmvETj2BSbqee0evGueE0jxyaibaiKc9yrVq0xXdbba9 1rFfpec8Eeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pg ea0xXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabiGaaiaacaqa beaabaqaamaaaOqaamaanaaabaGaamODaaaaaaa@332E@ :

n p + + e + v ¯ . MathType@MTEF@5@5@+= feaagGart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbnLNCPf gzGaLCVbqedmvETj2BSbqefqvATv2CG4uz3bIuV1wyUbqee0evGueE 0jxyaibaieIcpv0de9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbeqabeGaciGaaiaabeqaamaabmabaaGcbaGaamOBaiabgk ziUkaadchadaahaaWcbeqaaiabgUcaRaaakiabgUcaRiaadwgadaah aaWcbeqaaiabgkHiTaaakiabgUcaRmaanaaabaGaamODaaaacaGGUa aaaa@3FB7@

Kui tuumas on neutroneid liiga palju, siis tekib β-kiirgus.

Neutroni β-lagunemine saab toimuda vabana või tuumas.

See on neutroni β(beeta)-radio­aktiivsus ehk β-lagunemine. β-lagunemisel paiskub tuumast välja β-osake ehk kiire elektron, tuuma massi­arv jääb muutumatuks, kuid laeng suureneb ühe võrra. Tavaliselt tekib uus tuum ergastatud olekus, see­pärast kaasneb siis β-lagunemisega ka γ-radio­aktiivsus.

β-osake on elektron.

β-lagunemisel muundub tuumas üks 

Tuuma laenguarv  massiarv 

Isotoobi  C 6 14  tuumas on  prootonit ja  neutronit.

Tekkinud tuumas on  prootonit ja  neutronit.

Tekkinud tuum on  .

β+-lagunemine

Harvem tuleb ette, et prootonil tekib võimalus laskuda vabale neutrontasemele, siis tuleb tal muunduda neutroniks. Seejuures eraldub anti-elektron ehk positron ja neutriino ν (neist räägime edaspidi):

p+n + e+ + ν.

Vaba prootoniga seda ei juhtu, sest prootoni mass on väiksem kui neutronil, seega ei saa siin rahuldada massi ja energia jäävuse seadust. Tuumas saab see muundumine teoks, kui energia­tasemete vahe on küllalt suur, et korvata lisanduvat massi vastavalt energia ja massi ekvi­valentsuse valemile E = mc2. Positroni mass on niisama suur kui elektronil, neutriino seisu­mass on aga null nagu footonilgi. Viimati kirjeldatu on nn β+-lagunemine.

Prootoni β+-lagunemine (võimalik ainult tuumas)