Záření beta

Záření beta jsou elektrony (β⁻) nebo pozitrony (β⁺), které vznikají při radioaktivním rozpadu.

Obvykle se pohybují velmi rychle. Nesou elektrický náboj a proto je jejich pohyb ovlivňován elektrickým i magnetickým polem.

Označení beta částice nebo beta záření pochází z doby, kdy ještě nebyla přesně známa fyzikální podstata radioaktivity. Teprve později bylo prokázáno, že to co první objevitelé označili jako záření beta, jsou jen běžné elektrony (případně méně běžné pozitrony).

Pronikavost beta záření je větší než u alfa částic, může pronikat materiály s nízkou hustotou nebo malou tloušťkou, k jeho zastavení stačí vrstva vzduchu silná 1 m nebo kovu o šířce 1 mm.

Beta záření vzniká při beta přeměnách radioaktivních jader. Při těchto přeměnách zůstává počet nukleonů v jádře stejný, pouze se neutron změní na proton (beta minus přeměna) nebo proton na neutron (přeměny beta plus a elektronový záchyt). Tyto přeměny jsou doprovázeny emisí elektronu a antineutrina nebo pozitronu a neutrina.

Je emitován elektron a antineutrino.

Obecný předpis

${\displaystyle {}_{Z}^{A}\mathrm {X} \to {}_{Z+1}^{A}\mathrm {Y} +\mathrm {e} ^{-}\mathrm {+} {\overline {\nu }}_{e}}$.

Příklad:

${\displaystyle {}_{91}^{234}\mathrm {Pa} \to {}_{92}^{234}\mathrm {U} +{}_{-1}^{0}\mathrm {e} \mathrm {+} {\overline {\nu }}_{e}}$.

Účast elektronu (pozitronu) při jaderných přeměnách poukazuje na skutečnost, že nukleony nejsou fundamentální částicemi. Při přeměně beta minus se totiž uvnitř jádra mění neutron takto:

${\displaystyle {}_{0}^{1}\mathrm {n} \to {}_{1}^{1}\mathrm {p} +\mathrm {e} ^{-}+{\overline {\nu }}_{e}}$

Podmínka přeměny:

m (${\displaystyle {}_{Z}^{A}\mathrm {X} )}$ > m(${\displaystyle {}_{Z+1}^{A}\mathrm {Y} }$)

Dochází k emisi pozitronu (antičástice k elektronu) a neutrina.

Obecný předpis

${\displaystyle {}_{Z}^{A}\mathrm {X} \to {}_{Z-1}^{A}\mathrm {Y} +\mathrm {e} ^{+}+\nu _{e}}$

Příklad:

${\displaystyle {}_{15}^{30}\mathrm {P} \to {}_{14}^{30}\mathrm {Si} +{}_{1}^{0}\mathrm {e} \mathrm {+} \nu _{e}}$ .

Přeměna beta plus spočívá v transformaci protonu na neutron

${\displaystyle {}_{1}^{1}\mathrm {p} \to {}_{0}^{1}\mathrm {n} +\mathrm {e} ^{+}+\nu _{e}}$

Tato přeměna se rovněž nazývá K záchyt (záchyt elektronu ze slupky K – první atomový orbital). Nastává u jader s přebytkem protonů jako alternativa beta plus přeměny. Proton v jádře pohltí jeden z elektronů z vnitřní slupky elektronového obalu a změní se na neutron za současné emise neutrina.

Podle obecné rovnice reakce probíhá takto:

 0
−1 e +  1
1 p →  1
0 n + ν_e

a jádro podléhá přeměně, kterou lze obecně vyjádřit rovnicí:

 A
Z X +  0
−1 e →  A
Z−1 Y

Elektronový obal je po tomto ději v excitovaném (vzbuzeném) stavu; uvolněné místo po zachyceném elektronu je zaplněno elektronem z některého z vyšších atomových orbitalů. Přitom dojde k vyzáření přebytečné energie v podobě kvanta elektromagnetického záření, tj. fotonu. Energie fotonu odpovídá rozdílu vazebných energií elektronu mezi vyšším a nižším orbitalem.

Podmínka přeměny:

m (${\displaystyle {}_{Z}^{A}\mathrm {X} )}$ > m (${\displaystyle {}_{Z-1}^{A}\mathrm {Y} }$) + 2.${\displaystyle \mathrm {m} _{e}}$ ⇒ m (${\displaystyle {}_{Z}^{A}\mathrm {X} )}$ > m (${\displaystyle {}_{Z-1}^{A}\mathrm {Y} }$) + ${\displaystyle {E}_{ny}{/}{c}^{2}}$

• Částice alfa
• Záření gama