Физика атома и ядра. Слепцов И.А., Слепцов А.А.

Самопроизвольный процесс распада нестабильного ядра _ZX^A, в котором исходное ядро превращается в ядро - изобар _Z±1Y^A с испусканием электрона или позитрона, называется бета-распадом. Зарядовое число дочернего ядра отличается от заряда материнского ядра на единицу, а массовое число остается неизменным. Если бета-распад излучает электроны, то он называется электронным. Тогда схема распада имеет вид

Схема позитронного распада аналогична, но вместо символа электрона содержит символ позитрона:

В формулах отражен также тот факт, что бета-излучение сопровождается другим излучением, содержащее либо антинейтрино \( \overline{\nu} \), либо нейтрино v. Заметим, что формулы (1) и (2) и также формула (1) из раздела 12 называются правилами смещения по той причине, что символы дочерних ядер смещаются на другие клетки таблицы Менделеева.

Бета-распад является внутри нуклонным процессом, поскольку в процессе происходит превращение одного сорта нуклона в другой сорт. Этим отличается бета-распад от альфа-распада, где одно ядро непосредственно превращается в другое ядро. Следовательно, альфа-распад является внутри ядерным процессом. А схемы (1) и (2) бета-распада можно записать в виде ядерных реакций нейтрона в протон, или наоборот:

Таким образом, нестабильное ядро с избытком нейтрона (или протона) приближается к своей стабильной изобаре, испуская при этом электрон (или позитрон).

Энергия нуклона в результате ядерной реакции распределяется между тремя новыми частицами, при том энергия нейтрино (или антинейтрино) не дискретно, может принимать любое значение. Поэтому электрон (или позитрон) может излучаться с любым значением энергии, следовательно, спектр бета-распада должен быть непрерывным.

Примером β^- распада может служить распад радиоизотопа калия ₁₉K⁴⁰:

Приведем пример β⁺ - распада

В формулах (4) и (3) указано, что нейтрино (или антинейтрино) имеет массовое и зарядовое числа, равные нулю. Оно сопутствует электронному (или антиэлектронному) излучению. Обычно такие атрибуты символов элементарных частиц не указывают. Позитронный распад был впервые обнаружен в 1934 в радиоактивном распаде изотопа фосфора:

Нейтрино было предсказано Паули в связи с решением проблемы о законе сохранения энергии в бета-распадах. Оказалось, экспериментально трудно обнаружить эту частицу, но через долгие годы экспериментаторы все-таки обнаружили. Исходя из закона сохранения, нетрудно выразить энергетические эффекты этих процессов: