Бета-мінус-розпад – це

У β - -розпаді слабка взаємодія перетворює нейтрон на протон, при цьому випромінюються електрон та антинейтрино:

На фундаментальному рівні (показаному на Фейнманівській діаграмі) це обумовлено перетворенням d-кварка на u-кварк з випромінюванням W-бозону.

У β + -розпаді протон перетворюється на нейтрон, позитрон і нейтрино:

Таким чином, на відміну відβ - -розпаду,β + -розпадне може відбуватися за відсутності зовнішньої енергії, оскільки маса самого нейтрону більша за масу протона.β + -розпадможе траплятися тільки всередині ядер, де абсолютне значення енергії зв'язку дочірнього ядра більше енергії зв'язку материнського ядра. Різниця між двома цими енергіями йде на перетворення протона в нейтрон, позитрон і нейтрино і на кінетичну енергію частинок, що вийшли.

У всіх випадках, коли β + -розпад енергетично можливий (і протон є частиною ядра з електронними оболонками), він супроводжується процесом електронного захоплення, при якому електрон атома захоплюється ядром з нейтрино випромінюванням:

Але якщо різниця мас початкового та кінцевого атомів мала (менше подвоєної маси електрона, тобто 1022 кеВ), то електронне захоплення відбувається, не супроводжуючись конкуруючим процесом позитронного розпаду; останній у разі заборонений законом збереження енергії.

Коли протон та нейтрон є частинами атомного ядра, ці процеси розпаду перетворюють один хімічний елемент на інший. Наприклад:

(β - розпад), (β + розпад), (електронне захоплення).

Бета-розпад не змінює число нуклонів у ядріA, але змінює лише його зарядZ. Таким чином, може бути введений набір всіх нуклідів з однаковимA; ціізобарнінукліди можуть перетворюватися один на одного при бета-розпаді. Серед них деякі нукліди (принаймні один) бета-стабільні, оскільки вони є локальними мінімумами надлишку маси: якщо таке ядро має (A,Z) числа, сусідні ядра (A,Z-1) і (A,Z+1) мають більший надлишок маси і можуть розпадатися за допомогою бета-розпаду (A,Z), але з навпаки. Слід зазначити, що бета-стабільне ядро може піддаватися іншим типам радіоактивного розпаду (альфа-розпаду, наприклад). Більшість ізотопів, що існують у природних умовах на Землі, бета-стабільні, але існує кілька винятків з такими великими періодами напіврозпаду, що вони не встигли зникнути приблизно за 4,5 млрд років, що пройшли з моменту нуклеосинтезу. Наприклад, 40 K, який відчуває всі три типи бета-розпаду (бета-мінус, бета-плюс та електронне захоплення), має період напіврозпаду 1.277×10 9 років.

Бета-розпад можна як перехід між двома квантовомеханическими станами, обумовлений обуренням, тому він підпорядковується золотому правилу Фермі.

Графік Кюрі

Графік Кюрі (відомий також як графік Фермі) - діаграма, що використовується для вивчення розпаду бета. Це енергетична залежність квадратного кореня з кількості випромінюваних бета-часток з цією енергією, поділена на функцію Фермі. Для дозволених (і деяких заборонених) бета-розпадів графік Кюрі лінійний (пряма лінія, нахилена у бік зростання енергії). Якщо нейтрино мають кінцеву масу, графік Кюрі поблизу точки перетину з віссю енергії відхиляється від лінійного, завдяки чому з'являється можливість виміряти масу нейтрино.

Подвійний бета-розпад

Деякі ядра можуть відчувати подвійний бета-розпад (β-розпад), при якому заряд ядра змінюється на дві одиниці. У самих практичноУ таких випадках такі ядра бета-стабільні (простий бета-розпад енергетично заборонений), оскільки коли β- та ββ-розпади обидва дозволені, ймовірність β-розпаду (зазвичай) набагато більша, заважаючи дослідженням дуже рідкісних ββ-розпадів. Таким чином, β-розпад зазвичай вивчається тільки для бета-стабільних ядер. Як і простий бета-розпад, подвійний бета-розпад не змінюєA; отже, як мінімум один з нуклідів з данимAповинен бути стабільним по відношенню як до простого, так і подвійного бета-розпаду.