Particulele beta apar cu sarcină negativă sau pozitivă (β- sau β+) și sunt cunoscute ca fiind electroni, respectiv pozitroni, prin urmare dezintegrarea beta reprezintă dezintegrarea radioactivă, în care este emisă o particulă beta. Energia cinetică a particulelor beta are un spectru continuu.
Dezintegrarea beta minus
Dacă numărul de neutroni dintr-un nucleu este în exces, un neutron va suferi următoarea transformare: n –> p + β- + νe*, adică, un neutron va fi transformat într-un proton cu emiterea unei particule beta-minus (electron) și a unui antineutrino. Antineutrinul nu are masă de repaus și nici sarcină electrică și nu interacționează ușor cu materia.
Pentru izotopii care suferă β- -decadență, fiecare nucleu emite un electron și un antineutrino. Numărul de masă rămâne același, dar numărul atomic crește cu unu.
Există numeroase exemple de emițători beta minus în natură, cum ar fi 14C, 40K, 3H, 60Co etc. Exemplul important în radiologie este dezintegrarea cobaltului-60: 60Co –> 60Ni + β- + ν*.
Dezintegrarea beta plus
Dacă numărul de neutroni dintr-un nucleu este mai mic decât numărul de protoni dintr-un nucleu instabil, un proton va suferi următoarea transformare: p –> n + β+ + νe, i.adică un proton va fi transformat într-un neutron cu emiterea unui pozitron (β+ sau particulă beta plus) și a unui neutrino. Asemănător unui antineutrino, un neutrino nu are sarcină electrică și nici masă în repaus.
În cazul dezintegrării β+, fiecare nucleu în dezintegrare emite un pozitron și un neutrino, reducând numărul său atomic cu unu, în timp ce numărul de masă rămâne același.
Un pozitron nu există pentru o perioadă lungă de timp în prezența materiei. El se combină apoi cu un electron, cu care suferă o anihilare. Masele ambelor particule sunt apoi înlocuite de energia electromagnetică care este emisă în urma anihilării sub forma a două raze gamma de 511 keV care sunt emise în direcții aproape opuse.
Nu există emițători de pozitroni în natură. Aceștia sunt produși în reacțiile nucleare. Cei mai importanți emițători de pozitroni în medicină sunt 11C, 15O, 18F, 30P etc.
Captura de electroni
Captura de electroni este concomitentă cu dezintegrarea beta plus (adică în nuclee cu prea puțini neutroni). În locul conversiei unui proton în neutron, cu emiterea unei particule beta împreună cu un neutrino, protonul captează un electron din învelișul K: p + e –> n + ν.
Energia particulelor beta emise este de aproximativ 3 MeV, în timp ce viteza lor corespunde aproximativ vitezei luminii.
Particulele beta pot pătrunde în materie. Ele pierd energie în coliziunile cu atomii. De fapt, sunt implicate două procese:
- o particulă beta transferă o mică fracțiune din energia sa către atomul lovit
- o particulă beta este deviată de la traiectoria sa inițială la fiecare coliziune și, deoarece modificarea vitezei duce la emiterea de radiații electromagnetice, o parte din energie este pierdută sub formă de raze X de joasă energie (Bremsstrahlung).
Istorie și etimologie
Enrico Fermi a teoretizat pentru prima dată dezintegrarea beta în 1933. În acel an, de fapt, el a scris celebra sa lucrare: „Tentativo di una teoria dell’emissione dei raggi beta”; în ea a transformat ipoteza calitativă a lui Pauli într-o teorie cantitativă.
Vezi și
- Dezintegrarea alfa
.