Бета-ыдырау

Бета-ыдырау β-ыдырау — атом ядросының ішінде нейтронның (n) протонға (p) және протонның нейтронға өздігінен айналу процесі. Процесс кезінде ядродан электрон (е–) не позитрон (е+) және электрондық антинейтрино не нейтрино бөлініп шығады. Бета-ыдыраудың екі түрі бар:

Электрондық бета-ыдырау cызбанұсқасы.

1)Электрондық бета-ыдырау кезiнде ядро өз бетiнше зарядын бiр бiрлiкке арттыра отырып өзiнен электронды ұшырып шығарады. Бұл құбылыстың негiзiнде протон мен нейтронның бiр-бiрiне айнала алатын қасиетi жатыр. Бос нейтронның массасы бос протон мен электронның массаларының қосындысынан үлкен. Сондықтан энергетикалық тұрғыдан мұндай ыдырау тиым салынбаған. Тәжiрибе нәтижелерiн терең талдау бұл ыдырау кезiнде протон мен электронмен қатар заряды мен массалық саны нөлге тең тағы бiр бөлшек бөлiнетiнiн көреттi. Э.Фермидiң ұсынысы бойынша нейтрино деп аталған бұл бөлшектi 1956 жылы тәжiрибеден байқады. Сонымен нейтронның ыдырау реакциясы

$\ _{0}^{1}n\rightarrow \ _{1}^{1}p+\ _{-1}^{0}e+\ _{0}^{0}{\bar {\nu }}_{e}$,

мұндағы ${\bar {\nu }}_{e}$ - электрондық антинейтрино. Ядроның байланыс энергиясының болуынан ядро құрамындағы протондар мен нейтрондардың массасы бұл бөлшектiң бос күйiндегi массасынан негiзiнен аз екенi шығады. Осы себептен де ядро құрамындағы барлық нейтрондар бiрдей бета-ыдырауға түсiп кетпейдi. Тек энергиясы жоғары кейбiр ядроларда ғана мұндай түрлену энергетикалық тұрғыдан мүмкiн болады. Мұндай ядроларды бета-радиоактивтi ядролар деп атайды. Бета-ыдырау кезiнде ядродағы нуклондардың саны өзгермей қалатын болғандықтан ядроның массалық саны өзгерiссiз қалады.

Позитрондық бета-ыдырау үшiн Фейнман диаграммасы, аралық W бозон-нымен

2)Массасы нейтронның массасынан аз болғандықтан бос протон орнықты. Бiрақ ядродағы протонның массасы кванттық механиканың анықталмағандық принципiне сәйкес кейбiр сәтте нейтронның массасынан артық болып кетуi де мүмкiн. Бұл жағдайда мына түрде

$_{1}^{1}p^{+}\rightarrow _{0}^{1}n+_{1}^{0}e^{-}+_{0}^{0}{\bar {\nu }}_{e}$

позитрондық бета-ыдырау жүзеге асады.

Бета-ыдырау процесі ауыр, сондай-ақ, жеңіл ядроларда да байқалады. Ядродан ұшып шыққан электрондар энергиясының үлестірімін (-спектрді) зерттеу нәтижесінде 1930 ж. швейцария физигі В. Паули нейтрино бөлшегінің болатындығын болжады. Бета-ыдыраудың теориясын 1934 ж. италиялық физик Э.Ферми жасады. Бұл теория бойынша бета-ыдырау процесі нуклонның электрон-нейтринолық өріспен әсерлесу нәтижесі деп қарастырылады, яғни нуклон электронды (е-) не позитронды (е+) және антинейтриноны () не нейтриноны шығара отырып басқа күйге ауысады.