A béta-részecskék negatív vagy pozitív töltéssel (β- vagy β+) fordulnak elő, és ismertek az elektronok, illetve a pozitronok, ezért a béta-bomlás olyan radioaktív bomlást jelent, amelyben béta-részecske bocsátódik ki. A bétarészecskék mozgási energiája folytonos spektrummal rendelkezik.
Béta mínusz bomlás
Ha egy atommagban több neutron van, akkor egy neutron a következő átalakuláson megy keresztül: n –> p + β- + νe*, ill, egy neutron egy béta-mínusz részecske (elektron) és egy antineutrínó kibocsátásával protonná alakul át. Az antineutrínónak nincs nyugalmi tömege és elektromos töltése, és nem lép könnyen kölcsönhatásba az anyaggal.
A β- -bomláson áteső izotópok esetében minden atommag egy elektront és egy antineutrínót bocsát ki. A tömegszám nem változik, de az atomszám eggyel nő.
A természetben számos példa van béta-mínusz kibocsátókra, mint például 14C, 40K, 3H, 60Co stb. A radiológiában fontos példa a kobalt-60 bomlása: 60Co –> 60Ni + β- + ν*.
Béta plusz bomlás
Ha egy atommagban a neutronok száma kisebb, mint egy instabil atommagban a protonok száma, akkor egy proton a következő átalakuláson megy keresztül: p –> n + β+ + νe, i.azaz egy proton neutronná alakul át egy pozitron (β+ vagy béta plusz részecske) és egy neutrínó kibocsátásával. Az antineutrínóhoz hasonlóan a neutrínónak sincs elektromos töltése és nyugalmi tömege.
A β+ bomlás esetén minden bomló atommag egy pozitront és egy neutrínót bocsát ki, amivel atomszámát eggyel csökkenti, miközben tömegszáma változatlan marad.
A pozitron nem létezik hosszú ideig anyag jelenlétében. Ezután egyesül egy elektronnal, amellyel annihiláción megy keresztül. A két részecske tömegét ekkor elektromágneses energia váltja fel, amely az annihiláció során két, közel ellentétes irányban kibocsátott 511 keV-os gamma-sugárzás formájában távozik.
A természetben nincsenek pozitron-kibocsátók. Ezek nukleáris reakciókban keletkeznek. Az orvostudományban a legfontosabb pozitron-kibocsátók a 11C, 15O, 18F, 30P stb.
Elektronbefogás
A béta plusz bomlással egyidejűleg (azaz túl kevés neutronnal rendelkező atommagokban) történik az elektronbefogás. Ahelyett, hogy a proton neutronná alakulna át egy neutrínóval együtt kibocsátott béta-részecskével, a proton befog egy elektront a K héjból: p + e –> n + ν.
A kibocsátott béta-részecskék energiája 3 MeV körül van, míg sebességük megközelítőleg a fénysebességnek felel meg.
A béta-részecskék képesek áthatolni az anyagon. Az atomokkal való ütközések során energiát veszítenek. Tulajdonképpen két folyamatról van szó:
- a béta-részecske energiájának egy kis hányadát adja át az eltalált atomnak
- a béta-részecske minden egyes ütközéskor eltérül eredeti pályájáról, és mivel a sebességváltozás elektromágneses sugárzás kibocsátásához vezet, az energia egy része kis energiájú röntgensugárzás (Bremsstrahlung) formájában elvész.
Történet és etimológia
Enrico Fermi 1933-ban elmélkedett először a béta-bomlásról. Még abban az évben megírta híres művét: “Tentativo di una teoria dell’emissione dei raggi béta”; ebben Pauli minőségi hipotézisét kvantitatív elméletté alakította át.
Szintén
- alfa-bomlás
.