Бета-распад: электронный, позитронный, обратный (тип радиоактивного распада)
Бета-распад ядра происходит с испусканием электрона и электронного антинейтрино:
AZX AZ+1X’ + e- + v?e (электронный, или β-распад)
или с испусканием позитрона и электронного нейтрино:
AZX AZ-1X’ + e+ + ve (позитронный, или β—распад)
В электронном распаде один из нейтронов в ядре превращается в протон:
n p + e- + v?e,
а в позитронном — в ядре происходит превращение протона:
p n + e+ + v?e.
Если нейтрон распадается и в свободном состоянии (его среднее время жизни 14,8 мин), то протон может подвергнуться распаду только внутри ядра, так как его масса меньше массы нейтрона. Превращение протона в нейтрон внутри ядра происходит и при захвате ядром электрона с одной из внутренних оболочек атома (обычно из K-, реже из L- или M-слоя). В связи с этим процесс поглощения электрона ядром:
e- AZX AZ-1X’ + ve (электронный захват),
а также процессы:
v?e + AZX AZ-1X’ + e+ (обратный β+-распад),
ve + AZX AZ+1X’ + e- (обратный β+-распад),
обычно относят к процессам β-распада, так как физика всех пяти процессов одинакова. Они протекают за счет слабого взаимодействия, причем превращению подвергается не ядро, а нуклон внутри ядра.
Однако выполнение законов сохранения приводит к тому, что распад нуклона сопровождается перестройкой ядра. Это и определяет среднее время жизни β-активных ядер, которое, как правило, измеряется секундами и минутами, хотя есть и ядра-долгожители, например ядро 40K (T½ = 1,28 • 106 лет).
И с этим же связан тот факт, что при β-распаде конечное ядро часто оказывается в возбужденном состоянии. Бета-активность наблюдается и у легких, и у средних, и у тяжелых ядер.
Например, β-распад испытывают ядра трития: 3H 3He + e- + v?e (T½ = 12,33 года), ядра ксенона: 11454Xe 11453I + e+ + ve (T½ = 10,0 с), ядра эйнштейния: 25599Es 255100Fm + e- + v?e (T½ = 39,8 суток).
При β-распаде ядер в конечном состоянии образуются три частицы, каждая из которых характеризуется тремя проекциями импульса. Четыре уравнения, выражающие законы сохранения энергии и импульса, не могут однозначно определить 9 неизвестных, поэтому импульс и энергия каждой из конечных частиц принимает непрерывный ряд значений из определенного интервала.
Энергетический спектр электронов (позитронов), вылетающих при β-распаде, непрерывен и обрывается на предельно возможном для них значении энергии.
