Částice beta se vyskytují buď se záporným, nebo kladným nábojem (β- nebo β+) a jsou známy jako elektrony, respektive pozitrony, proto rozpad beta představuje radioaktivní rozpad, při kterém je emitována částice beta. Kinetická energie částic beta má spojité spektrum.
Rozpad beta minus
Pokud je v jádře přebytek neutronů, projde neutron následující přeměnou: n –> p + β- + νe*, tj, neutron se přemění na proton s emisí částice beta-minus (elektronu) a antineutrina. Antineutrino nemá klidovou hmotnost ani elektrický náboj a neinteraguje snadno s hmotou.
U izotopů, které podléhají β- -rozpadu, emituje každé jádro elektron a antineutrino. Hmotnostní číslo zůstává stejné, ale atomové číslo se zvýší o jedna.
V přírodě existuje mnoho příkladů zářičů beta mínus, například 14C, 40K, 3H, 60Co atd. Příkladem významným pro radiologii je rozpad kobaltu-60: 60Co –> 60Ni + β- + ν*.
Rozpad beta plus
Je-li počet neutronů v jádře menší než počet protonů v nestabilním jádře, projde proton následující přeměnou: p –> n + β+ + νe, tj.Tj. proton se přemění na neutron s emisí pozitronu (β+ nebo částice beta plus) a neutrina. Podobně jako antineutrino nemá neutrino elektrický náboj ani klidovou hmotnost.
V případě rozpadu β+ emituje každé rozpadající se jádro pozitron a neutrino, čímž se jeho atomové číslo sníží o jedna, zatímco hmotnostní číslo zůstane stejné.
Pozitron v přítomnosti hmoty dlouho neexistuje. Poté se spojí s elektronem, s nímž projde anihilací. Hmotnost obou částic je pak nahrazena elektromagnetickou energií, která je z anihilace vyzařována v podobě dvou gama paprsků o energii 511 keV, které jsou emitovány téměř opačnými směry.
V přírodě neexistují žádné pozitronové zářiče. Vznikají při jaderných reakcích. Nejdůležitějšími pozitronovými zářiči v medicíně jsou 11C, 15O, 18F, 30P atd.
Záchyt elektronů
Záchyt elektronů probíhá současně s rozpadem beta plus (tj. v jádrech s příliš malým počtem neutronů). Místo přeměny protonu na neutron s vyzařováním částice beta spolu s neutrinem zachytí proton elektron z obalu K: p + e –> n + ν.
Energie vyzařovaných částic beta je přibližně 3 MeV, přičemž jejich rychlost přibližně odpovídá rychlosti světla.
Částice beta mohou pronikat hmotou. Při srážkách s atomy ztrácejí energii. Ve skutečnosti se jedná o dva procesy:
- částice beta předá malou část své energie zasaženému atomu
- částice beta je při každé srážce vychýlena ze své původní dráhy, a protože změna rychlosti vede k emisi elektromagnetického záření, část energie se ztratí ve formě nízkoenergetického rentgenového záření (Bremsstrahlung).
Historie a etymologie
Enrico Fermi poprvé teoreticky popsal beta rozpad v roce 1933. V tomto roce ostatně napsal své slavné dílo: „V něm transformoval Pauliho kvalitativní hypotézu do kvantitativní teorie.
Viz také
- rozpad alfa
.