Betasundrun

Úr Wikipediu, frjálsa alfræðiritinu
Stökkva á: flakk, leita

Betasundrun er form geislavirkar sundrunar, sem sendir frá sér betaeind (annað hvort rafeind eða jáeind). Þegar um er að ræða rafeind, er sundrunin kölluð "beta mínus" (β), en þegar um er að ræða jáeind, er hún kölluð "beta plús" (β+).

Ferli[breyta]

Í β sundrun, veldur veiki kjarnakrafturinn klofnun nifteindar í róteind, rafeind og andfiseind:

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

Í β+ sundrun, er róteind breytt í nifteind, jáeind og fiseind:

\mathrm{orka}+\mathrm{p}\rightarrow\mathrm{n}+\mathrm{e}^++{\nu}_e

Ólíkt β sundrun, getur β+ sundrun ekki gerst fyrir utan kjarna, því að massi nifteindar er meiri en massi róteindar. β+ sundrun getur því aðeins gerst í atómkjarna með háa bindiorku og fer sú orka beint í ferlið, sem breytir róteind í nifteind.

Ef róteindin og nifteindin eru hlutar atómkjarna, breyta þessi sundrunarferli einu frumefni yfir í annað. Til dæmis:

\mathrm{{}^1{}^{37}_{55}Cs}\rightarrow\mathrm{{}^1{}^{37}_{56}Ba}+\mathrm{e}^-+\bar{\nu}_e - Sesín breytist í Barín)
\mathrm{~^{22}_{11}Na}\rightarrow\mathrm{~^{22}_{10}Ne}+\mathrm{e}^++{\nu}_e+ - Natrín breytist í Neon)

Saga[breyta]

Rannsóknir á betahrörnun gáfu fyrstu vísbendinguna um tilvist fiseindar. Árið 1911 gerðu Lise Meitner og Otto Hahn tilraunir, sem sýndu fram á að orka rafeindar, sem varð til við betasundrun, hafði samfellt frekar en sundurlaust orkuróf. Þetta var sýnilega í mótsögn við lögmálið um varðveislu orkunnar, því að það virtist svo sem að orka tapaðist við betasundrun. Annað vandamál var það að eftir hrörnun varð spuni nitur-14 atóms einn, sem var í mótsögn við spá Ernest Rutherfords um spuna ½.

Í frægu bréfi, sem skrifað var af Wolfgang Pauli árið 1930, stakk hann upp á að betasundrun gæfi frá sér nýja rafhlutlausa eind, sem hann kallaði nifteind (enska: neutron), og að hún hefði hingað til einfaldlega ekki mælst. Árið 1931 endurskírði Enrico Fermi nifteindina og kallaði fiseind (enska: neutrino). Svo árið 1934 gaf hann út mjög árangursríkt líkan yfir betasundrun, þar sem fiseindir voru skapaðar.

Í sumum kjörnum er orkulega komið í veg fyrir betasundrun, og í sumum af þessum tilfellum getur kjarninn orðið fyrir tvívirkri betasundrun.

Betasundrun getur talist sem truflun eins og lýst er í skammtafræði, og fylgir því hinni Gullnu reglu Fermis.

Kjarnaferli

Sundrunarferli vegna geislavirkni
Alfasundrun | Betasundrun | Gammageislun | Innhvarf | Jáeindageislun | Klasasundrun | Nifteindageislun | Rafeindahremming | Róteindageislun | Sjálfklofnun | Tvívirk betasundrun | Tvívirk Rafeindahremming
Kjarnamyndun
Nifteindahremming: R-Ferli | S-Ferli
Róteindahremming: P-Ferli