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 $\bar{v}$ :

$n \to p^{+} + e^{-} + \bar{v} .$

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 ${}_{6}^{14}C$ tuumas on prootonit ja neutronit.

Tekkinud tuumas on prootonit ja neutronit.

Tekkinud tuum on $.$

Seotud sisu

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.