Физика атома, атомного
ядра и элементарных 
частиц
33.(0). Бета-распад ядер.
Электронный распад ( – -распад)
A |
XZ |
A |
e |
|
%e |
(33.1) |
|
YZ 1 |
|
|
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) |
|
|
3H 3He e %e |
|
(12лет) |
|
|
1 |
2 |
|
|
|
12B 12C e % |
(0.02с) |
||
|
5 |
6 |
e |
|
Примеры – -распада: |
|
e %e (5730 лет) |
|||||||
14C 14N |
7 |
||||||||
|
6 |
|
|
|
|
e %e |
|
||
40K |
40Ca |
|
|
(1.4·109лет) |
|||||
|
19 |
|
|
20 |
|
e % |
|
||
239U |
92 |
239 Np |
(23мин) |
||||||
|
|
|
|
|
|
93 |
e |
|
|
239 Np |
239Pu |
|
e % |
(2.3дня) |
|||||
|
93 |
|
|
|
|
94 |
e |
|
|
233Th |
233Pa |
|
e % |
(22мин) |
|||||
|
90 |
|
|
|
|
91 |
e |
|
|
233Pa |
|
233U |
92 |
e % |
(27дней) |
||||
|
91 |
|
|
|
e |
|
|||
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 (33.2)
Примеры:
11C6 11B5 e e 14O8 14N7 e e
108Ag47 108Pd46 e e
(20минут)
(72с) (140с)
Все + -активные ядра - искусственные изотопы
Электронный захват (e-захват, К-захват)
A |
XZ e |
|
|
A |
|
e |
|
|
|
|
YZ 1 |
|
(33.3) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примеры |
|
|
|
|
|
|
|
|
7Be e |
7Li |
e |
|
(53дня) |
||||
|
4 |
|
|
3 |
|
|||
37Ar18 e 37Cl17 e |
|
(35дней) |
||||||
208Bi e 208Pb |
|
|
e |
|
||||
|
83 |
|
|
82 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
(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:
|
|
64Zn |
e % |
(40%) |
||||||||
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
e |
|
|
64 |
64 |
Ni28 |
e |
|
e |
|
(20%) |
|||||
Cu29 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
64 |
Ni |
|
|
|
(40%) |
||
|
e |
|
|
|
|
e |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
28 |
|
|
||
Энергетические условия бета-распадов
Для электронного распада:
массы ядер: |
M(A,Z) > M(A,Z+1) + me (33.4) |
или: |
|
Zmp + (A-Z)mn - Eсв(A,Z) >
(Z+1)mp + (A-Z-1)mn - Eсв(A,Z+1) + me отсюда:
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 (33.5)
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) |
|
(33.6) |
|||
или: |
|
|
|
|
|
|
E E (A, Z 1) E (A, Z) m |
n |
m |
e |
m 0 |
||
Kсв |
св |
p |
|
|
||
Анализируя энергетические условия, можно сделать следующие выводы:
1. Не существует двух соседних по заряду стабильных ядер-изобар, т.к. какое-либо из условий (33.4) - (33.6) обязательно будет выполняться.
2. Если выполнено неравенство (33.5), то 
тем более выполняется неравенство 
(33.6), т.е. если возможен позитронный распад, то возможен и электронный захват (обратное выполняется не всегда). 
Примерный вид простого бета-спектра |
(энергетического спектра электронов) |