文档介绍：放射活性蜕变机制(续)
贝他(β)蜕变:放射活性蜕变过程中原子核的电荷改变而核子数目未变。
贝他蜕变有三种形式:
‧βPP-蜕变
‧β+蜕变
‧电子捕获
β–蜕变
核种若有过多的中子需要将一个中子转换成质子以接近稳定线。
中子→质子+负电子+反微中子
A A 0 0
ZP → Z+1D+ -1e+ 0ν
电荷与核子守恒必须被遵守。
符号ν代表微中子﹐而ν代表其反粒子﹐反微中子。
例:
60 60 0 0
27Co → 28Ni+ -1e+ 0ν
‧ 60Co有太多中子须被稳定。
‧ 60Co的一个中子被转为一个质子。
‧一个电子于原子核中产生并跳出。
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β–蜕变的能量情形
质能守恒:
A A 0 0
ZP → Z+1D+ -1e+ 0ν B
‧β–蜕变是e-离开原子核
‧需要另一个e-填入轨道位置以平衡新的电荷(Z+1)。
‧在这反应中没有净所得或电子质量的损失。
‧对于e-迁移的能量-质量计算中并不需要其它附加物。
等式(由质量平衡的观点)
MP = MD+Q 或
Q = MP–MD [或Qβ–=∆P–∆D ]
60 60 0 0
以此例而言: 27Co → 28Ni+ -1e+ 0ν+Q
利用附录 D 中的∆值
Q = -–(-) = MeV
对β–蜕变而言是可能的﹐
MP > MD (即Q = MP–MD)
任何超额能量 Q 会由三个蜕变产物分配。
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β–蜕变的需求(或微中子是啥??)
「微中子非常小/不带电荷且无质量/不与任何东西发生作用」
「Cosmic Gall」 John Updike, 1960
在 19 世纪早期:贝他蜕变的观察困惑着研究人员。
•他们认为是在研究一个双体蜕变过程。
•这应该会产生固定能量的电子。
•同样精确的同一β−反应却产生不同能量的电子。
•这显示出是否能量可被毁损。
•这违背了能量守恒。
•跳出的电子与反跳原子核并未在一直在线运动。
•这违背了动量守恒。
加入微中子后:
「我做了一件可怕的事。我假设了一个无法侦测的粒子。」
Wolfgang Pauli, 1930
•为了解释违背动量与质量守恒的问题,Pauli「创造」微中子﹐一个不带电荷且无质量
或很小却能带有能量与动量的粒子。
•实际上他所提出的名称是「中子」(中子是在 1932 年才被发现)
• Enrico Fermi 提出「微中子」的名称:小的中性粒子
在 1956 年微中子首度被侦测到。
•需要精心制作的实验侦检器。
•微中子非常小但并非零质量。
•有何含意?
•微中子到处都有:太阳核融合、核反应器产生大量的微中子。
•每秒有十几亿的微中子穿过你的身体。
•在达光年厚度的铅中只有少数的交互作用发生!!!
•微中子质量在宇宙论中是个大议题。
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能量 Q 如何分布?
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Fig in Turner J. E. Atoms, Radiation, and Radiation
Protection, 2nd ed. New Y