Бета ыдырау. Бета ыдырау түрлері

Бета ыдырау түсінігі үш ядролық түрленуден тұрады: электронды (β^-) ыдырау, позитронды (β⁺) ыдырау жəне электронды қармау. Мұндай түрлену кезінде массалық сан (А) өзгермей, реттік нөмірі (Z+1) бір бірлікке өзгереді жəне бета бөлшегі немесе позитрон бөлініп шығады:

Сонымен қатар нейтрон протонға ыдырағанда бета бөлшегі бөлінеді:

- электронды ыдырау немесе - позитронды ыдырау (5.8.3)

- электронды қармау орындалады.

Олай болса бета түрлену кезінде (5.8.1) формуладағы _ZX^A - ядро басқа изобаралық ядроға (ұрпақтық Z+1Y^A) айналады.

Қазіргі көзқарас бойынша бета ыдырау қарапайым бөлшектердің нəзік əсерлесуінен туады. Ол кварктердің өзара түрленуіне сəйкес келеді. Электрондық ыдырау кезінде бір d-кварк U-кваркқа, позитрондық ыдырауда бір U-кварк d-кваркқа айналады.

Жоғарыда айтылған альфа ыдыраудағыдай бета түрленуде де кез келген өздігінен түрлену сияқты, энергияның тиімділік шарты орындалса, яғни бастапқы жүйенің массасы ақырғы жүйенің массасынан артық болса ғана өтеді.

Электрондық ыдырауды, масса бойынша қарастырсақ

мұндағы, Мя - аналық ядро массасы, Z+1М^A- ұрпақтық ядро массасы, me - электронның массасы, mν - нитринның массасы нөлге тең. Бұл теңсіздікті сəйкес атомдар үшін жазсақ:

~ 186 ~

Олай болса позитронды шығару мүмкіндігі болу үшін, атомдық масса айырмашылықтары 2me-ге артық болу керек, онда байланыс энергиясы

ε А,Z 1 A, 1,807Мэв (5.8.10)

Электронды қармауда да, ядрода протондар артықшылығы орындалады. Бұл құбылыста ядроның бір протоны электронды қармап нейтронға түрленеді де р+е^-→n+ν ядро орнықты күйге көшеді. Электронды ядро қармағында ZX^A+е^-→Z-1Y^A+ν немесе ZМ^Ая+ me>Z-1M^Aя немесе ZМ^А>Z-1М^А, оның энергетикалық

мұндағы - атомдағы К-электронның байланыс энергиясы (а.б.м.). εк - энергетикалық бірліктегі энергия.

Энергетикалық тұрғыдан К-қармау, позитрондық ыдыраудан тиімдірек болады. Сондықтан кез келген позитрондық ыдыраумен бірге К-қармау қабаттасып өтеді. Онда (5.8.9) жəне (5.8.11) теңдеулер бойынша

болып, К-қармау рұқсат етілсе, онда позитрондық ыдырау тиімсіз болады.

Мысалы: ₄Ве⁷ ядросының қармауын қарастырайық:

~ 187 ~

4Ве⁷+е^-→3Li⁷+

Массаның жəне зарядтың сақталу заңы орындалады.

Атом ядросының физикасында қызықты əрі маңызды бета ыдырау мəселесі, мынадай себептерден болады:

1) Бета ыдырау ядролық түрлену процесі (тараған процесс) болып табылады. 1965 жылдың ортасына дейін бета радиоактивті изотоптардың 1200-ден астамы белгілі болды.

2) Бета радиоактивтілікті зерттегенде əсерлесудің жаңа типтері кездеседі, ол нəзік əсерлесулер олар бета ыдырау жəне қарапайым бөлшектердің ыдырауында жауапты. Керісінше нуклондар, гиперондар жəне мезондар арасында күшті əсерлесулер болады. Осы əсерлесу нуклондар аралығындағы ядролық күшпен түсіндіріледі. Əлсіз əсерлесулер ядролық əсерлесулер мен электромагниттік əсерлесулерден де аз болады.

3) Бета электрондардың энергия спектрінің формасын зерттей отырып бета ауысу кезіндегі импульс моментінің өзгеруін жəне ядро жұптылығы туралы мəлімет алуға болады.

Бета ыдырау арқылы, ыдырау тұрақтысын (λ), жартылай ыдырау аралығын (Т), бета активті ядроның орташа өмір сүру уақытын (τ) анықтауға болады:

Бета ауысулар арқылы жартылай ыдырау аралығының кең интервалдағы мəндері (0,025сек 5Ве¹²-бор; 4·10¹²жыл 75Re¹⁸⁷-

рений) зерттеліп анықталды.

Бета ыдырау кезінде шығарылған электрондардың энергия спектрі тұтас болады. Бета спектрдің жоғарғы шекарасындағы

максимал энергиясы - ɛ0 тұрақты, оның əрбір радиоактивті изотоптар үшін белгілі мəні болады. Кəдімгі ядродан бета бөлшегі ыдырағанда гамма-сəулесі шығады, оның энергиясы дискрет мəнге ие болады. Одан басқа атомның электрондық қабатынан электронды ішкі қабатқа шығарып конверсиялайды, ол энергияның сызықты спектрін түзеді.

~ 188 ~