Кислицын А.А. Физика атома, атомного ядра и элементарных частиц
38.(0). Бета-распады ядер.
Существует 3 вида бета-распадов:
Электронный распад ( – -распад)
Позитронный распад ( + -распад)
Электронный захват (e-захват, К-захват)
Электронный распад ( – -распад)
A |
A |
|
|
(38.1) |
|
XZ YZ 1 e |
|
|
|
|
|
e |
|
Вотличие от альфа-распада, который наблюдается
только у тяжелых ядер, бета-активные ядра име- ются во всей области значений массового числа: от 1 (свободный нейтрон) до самых тяжелых ядер.
Энергия бета-распада варьируется от 0.02 Мэв (распад трития) до 13.4 Мэв (бор-12).
Примеры: |
|
n p e |
|
e |
(12минут) |
||||||
|
H1 |
He2 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
e |
|
|
e |
|
|||||
|
3 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
(12лет) |
|
|
12 |
B5 |
|
12 |
e |
|
|
(0.02с) |
|||
|
|
C6 |
|
e |
|
||||||
Примеры – -распада:
14C6 14N7 e e
40K19 40Ca20 e e
239U92 239 Np93 e e
239 Np93 239Pu94 e e 233Th90 233Pa91 e e
233Pa91 233U92 e e
(5730 лет)
(1.4·109лет)
(2.3дня)
(22мин)
(27дней)
Углерод-14 и калий-40 в небольших количествах име- ются в природе и присутствуют во всех живых орга- низмах. Например, естественная радиоактивность человека составляет приблизительно 3300 Бк (около 3300 распадов в секунду) 
Позитронный распад ( + -распад)
AXZ AYZ 1 e e (38.2)
Примеры:
11C6 11B5 e e |
|
(20минут) |
||
14O 14N |
7 |
e |
e |
(72с) |
8 |
|
|
||
108Ag47 108Pd46 e e |
(140с) |
|||
Все + -активные ядра - искусственные изотопы
Электронный захват
(e-захват, К-захват)
A |
XZ e |
|
|
A |
e |
|
|
|
YZ 1 |
(38.3) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
Примеры |
|
|
|
|
|
|
7Be e |
7Li |
e |
(53дня) |
|||
|
4 |
|
|
3 |
||
37Ar18 e |
37Cl17 e |
(35дней) |
||||
208Bi83 e |
208Pb82 e |
|
||||
|
|
|
|
|
(370 000лет) |
|
Снекоторыми ядрами могут происходить все три вида бета-распадов. Например, медь-64 с периодом полураспада 13 часов превращается в цинк и никель по следующим схемам:
|
|
64 |
Zn30 |
e |
|
|
|
|
(40%) |
||
|
|
|
|
e |
|
||||||
64 |
64 |
|
Ni28 |
e |
|
e |
|
(20%) |
|||
Cu29 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
e |
|
64 Ni |
|
|
e |
(40%) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
28 |
|
|
||
Энергетические условия бета-распадов
Для электронного распада:
массы ядер: |
M(A,Z) > M(A,Z+1) + me (38.4) |
или: |
|
Zmp + (A-Z)mn - Eсв(A,Z) >
(Z+1)mp + (A-Z-1)mn - Eсв(A,Z+1) + me
отсюда необходимое условие –-распада:
E Eсв (A, Z 1) Eсв (A, Z) mn mp me 0 
Аналогично:
Для позитронного распада:
массы ядер: M(A,Z) > M(A,Z-1) + me (38.5)
или:
E Eсв (A, Z 1) Eсв (A, Z) mp mn me 0
Для электронного захвата:
массы ядер: M(A,Z) + me > M(A,Z-1) (38.6) 
или:
EK Eсв (A, Z 1) Eсв (A, Z) mp mn me 0
Анализируя энергетические условия, можно
сделать следующие выводы:
1. Не существует двух соседних по заряду
стабильных ядер-изобар, т.к. какое-либо
из условий (38.4) - (38.6) обязательно
будет выполняться.
2. Если выполнено неравенство (38.5), то тем более выполняется неравенство (38.6), т.е. если возможен позитронный
распад, то возможен и электронный
захват (обратное выполняется не всегда).