As partículas beta ocorrem com carga negativa ou positiva (β- ou β+) e são conhecidas por serem elétrons ou pósitrons, respectivamente, portanto o decaimento beta representa o decaimento radioativo, no qual uma partícula beta é emitida. A energia cinética das partículas beta tem um espectro contínuo.
Beta menos decaimento
Se o número de neutrões em um núcleo estiver em excesso, um nêutron sofrerá a seguinte transformação: n –> p + β- + νe*, ou seja um nêutron será convertido em um próton com a emissão de uma partícula beta menos (elétron) e um antineutrino. O antineutrino não tem massa de repouso nem carga elétrica e não interage prontamente com a matéria.
Para os isótopos que passam por β- -decaimento, cada núcleo emite um elétron e um antineutrino. O número de massa permanece o mesmo mas o número atômico aumenta em um.
Existem numerosos exemplos de emissores beta menos na natureza como 14C, 40K, 3H, 60Co, etc. O exemplo de importância em radiologia é a decomposição do cobalto-60: 60Co –> 60Ni + β- + ν*.
Beta mais decomposição
Se o número de neutrões num núcleo for menor que o número de prótons num núcleo instável, um próton sofrerá a seguinte transformação: p –> n + β+ + νe, i.e. um próton será convertido em um nêutron com a emissão de um positron (β+ ou beta mais partícula) e um neutrino. Similar a um antineutrino, um neutrino não tem carga elétrica nem massa de repouso.
No caso da decomposição do β+, cada núcleo em decomposição emite um positron e um neutrino, reduzindo seu número atômico em um enquanto o número de massa permanece o mesmo.
Um positron não existe por um longo período de tempo na presença de matéria. Ele então se combina com um elétron, com o qual sofre a aniquilação. As massas de ambas as partículas são então substituídas por energia electromagnética que é emitida pela aniquilação sob a forma de dois raios gama de 511-keV que são emitidos em direcções quase opostas.
Não existem emissores positrónicos na natureza. Eles são produzidos em reações nucleares. Os emissores positron mais importantes na medicina são 11C, 15O, 18F, 30P etc.
Capturar electrões
Capturar electrões é simultâneo ao beta mais decaimento (isto é, em núcleos com muito poucos neutrões). Ao invés da conversão de um próton em um nêutron com uma partícula beta sendo emitida junto com um neutrino, o próton captura um elétron da casca K: p + e –> n + ν.
A energia das partículas beta emitidas é de cerca de 3 MeV, enquanto sua velocidade corresponde aproximadamente à velocidade da luz.
As partículas beta podem penetrar a matéria. Elas perdem energia em colisões com os átomos. Na verdade, há dois processos envolvidos:
- uma partícula beta transfere uma pequena fracção da sua energia para o átomo atingido
- uma partícula beta é desviada do seu trajecto original por cada colisão e, como a alteração da velocidade leva à emissão de radiação electromagnética, parte da energia é perdida sob a forma de raios X de baixa energia (Bremsstrahlung).
História e etimologia
Enrico Fermi primeiro decaimento beta teorizado em 1933. Nesse ano, de fato, ele escreveu sua famosa obra: “Tentativo di una teoria dell’emissione dei raggi beta”; nele ele transformou a hipótese qualitativa de Pauli em uma teoria quantitativa.
Veja também
- decadência alfa