放射能ベータ崩壊

放射性崩壊

核不安定性の結果として原子核によって投影される挙動は、放射能と呼ばれます。原子核は放射放射線の形でエネルギーを失い始めます。

この現象を確認するために実験が行われました。引き出しの裏地には写真プレートが使われていました。引き出しの中には、黒い紙に包まれた少量のウラン化合物がありました。しばらくして、プレートを徹底的に精査しました。彼らは、放射線に被ばくしたことを明確に示しました。 「放射性崩壊」という用語は、この出来事を説明するために使用されました。

元素の放射性同位体に不安定な原子核が存在すると、すべてのエネルギーが失われます。この結果、原子粒子は結合されません。自分自身を安定させるために、存在する同位体は絶えず崩壊しています。これにより、大量のエネルギーが放射線の形で放出されます。

放射性崩壊の種類

アルファ崩壊、ベータ崩壊、ガンマ崩壊の 3 種類が主なタイプです。

アルファ崩壊またはα-崩壊

原子核がアルファ粒子 (ヘリウム原子核) を新しい原子核に放出するプロセスは、アルファ崩壊として知られています。アルファ崩壊の式は次のとおりです:

E=(mi–mf–mp)c2

ここで、

mi =原子核の初期質量

mf =アルファ粒子放出後の原子核の質量

mp =放出されたアルファ粒子の質量

アルファ崩壊の例:

92 238 U90234Th+24He

92238U がアルファ崩壊すると、90234Th と 24He になります（2 つの陽子と 2 つの中性子を含む）。

ベータ崩壊またはベータ崩壊

ベータ粒子 (電子/陽電子) は、ベータ崩壊中に原子核から放出されます。ベータ崩壊のプロセスは次のとおりです:

90234Th91234Pa+-10e

ガンマ崩壊またはγ-崩壊

原子核は、原子と同じように、さまざまなエネルギー準位を持っています。原子核の高エネルギー準位が低エネルギー準位に遷移すると、MeV エネルギーの光子が放出され、ガンマ線という名前が付けられます。

ベータ崩壊の説明

ベータ崩壊は、放射能における陽子から中性子への変換、またはその逆の変換です。この反応は、放射性サンプルの核内で起こります。アルファ崩壊とベータ崩壊の両方により、原子核は理想的な陽子または中性子に可能な限り近づくことができます。

この間、核は陽電子または電子のいずれかであるベータ粒子を放出します。覚えておかなければならないことは、陽電子は電荷保存要件に従うために作られるということです。陽子は中性子になるか、またはその逆になります。ベータ崩壊は、脳内で発生する弱い相互作用メカニズムです。

簡単に言えば、ベータ崩壊は、多くの自然発生元素とその同位体の特徴であり、これらの元素の人工同位体を作成することを可能にします.

ベータ崩壊手順

原子核内の陽子は、ベータ崩壊の過程で中性子に、またはその逆に崩壊します。中性子を陽子に変換する過程は (β-) 崩壊として知られており、陽子を中性子に変換する過程は (β+) 崩壊として知られています。原子核の変化により、ベータ粒子が放出されます。これらの粒子は、骨がんや眼がんなど、さまざまな病気の治療に利用されています。トレーサーとして、ベータ粒子が頻繁に使用されます。

ベータ崩壊の種類

放射能ベータ崩壊には 2 つのタイプがあります:–

• ベータマイナス崩壊 (β-)

• 陽子はベータ マイナス崩壊で変換され、原子の原子番号が増加します。
• 電荷保存を維持するために、原子核はプロセス中に電子と反ニュートリノも生成します。
• 反ニュートリノはニュートリノの反物質です。これらは本質的に質量のない中性粒子です。これらの粒子と他の物質との相互作用は非常に弱いため、地球全体は影響を受けません。

ベータマイナス崩壊では、原子配置は次のとおりです:

ZAXZ+1AY+e–+

n=p+e–+

• ベータプラス崩壊 ( β+)

• ベータプラス崩壊における陽子から中性子への遷移は、放射性物質の原子番号を下げます。その結果、原子核内で陽子が失われ、中性子が獲得されます。
• 電荷保存の法則を維持するために、ベータ崩壊過程でも陽電子とニュートリノが生成されます。ポジトロンは正電荷の粒子です。
• ニュートリノは、動作に関して反ニュートリノと同様に動作します。

原子配置の方程式は次のとおりです。

ZAXZ-1AY+e++

p=n+e++

ベータ放出

一部の放射性原子核から放出されるベータ粒子は、カリウム 40 に見られるような高エネルギーの高速電子で構成されています。ベータ粒子の浸透はアルファ粒子の浸透よりも大きいですが、ベータ ガンマ線はまだ弱い。電離放射線は、ベータ放出またはベータ線としても知られるベータ粒子の形で放出されます。

フェルミの理論

エンリコ・フェルミの提案した仮説によると、4 つのフェルミオンは 1 つの頂点で互いに直接相互作用します。このタイプの相互作用では、電子が中性子、ニュートリノ、および陽子と結合します。フェルミは 1933 年にこの理論を最初に提案しました。

放射性崩壊法

単位時間あたりに崩壊する放射性核種 (α、β または γ 崩壊) の数が、サンプル材料中の核の総数に比例する場合、放射性崩壊の法則が適用されます。

N がサンプル中の原子核の数を表し、ΔN が単位時間あたりの放射性崩壊の数 Δt を表す場合、

ΔN Δt∝N

または

ΔN Δt=λN

ここで、

λ=比例定数または放射性崩壊定数

ΔN=サンプルに存在する核の総数の減少

∂N/∂t=-λN……………………。式 (1)

上記の式は次のように書くこともできます:

∂N/N=-λ∂t………………。式 (2)

式 (1) と (2) を使用すると、

NoN∂N/N=-tot∂t

lnN-lnN0=-(t-t0)

ここで、

N0 =一度にサンプルに存在する核の初期数

式の t=0 に t0 を代入すると、結果は次のようになります。

In(N/N0)=-λt

最終的な式は次のようになります:

N(t)=N0e–t0

結論

一部の不安定な原子核が自発的に余剰エネルギーを浪費し、質量数を変えずに 1 単位の正電荷の変化を受ける 3 つの放射性崩壊プロセスのいずれか。電子放出、陽電子（正電子）放出、電子捕獲の3つのプロセスです。アーネスト・ラザフォードは、放射能が単純な現象ではないことに気づいた後、1899 年にベータ崩壊と名付けました。透過性の少ない光線はアルファと呼ばれ、透過性の高い光線はベータと呼ばれました。ベータ粒子の大部分は光速に近い速度で放出されます。