Beta-henfald er, når en ustabil atomkerne henfalder (radioaktivt) ved at udsende en beta-partikel; når beta-partiklen er et elektron, er det β– forfald, og når en positron, β+ henfald.
Beta-stråler, som en tydelig komponent af de stråler, der blev afgivet i radioaktivitet, blev opdaget af Rutherford i 1899, kun få år efter, at radioaktiviteten i sig selv blev opdaget (i 1896). Dette er imidlertid beta minus forfald ... opdagelsen af beta plus forfald (af Irène og Frédéric Joliot-Curie, i 1934) kom efter opdagelsen af positronen (i kosmiske stråler, i 1932) og den (daværende) kontroversielle 'opfindelse' af neutrinoen (af Pauli i 1931) for at redegøre for det kontinuerlige energispektrum af elektroner i beta-henfald. Det var også i 1934, at Fermi offentliggjorde - på italiensk og tysk (Naturen anså ideen for spekulativ !!) - hans teori om beta-forfald (for flere detaljer om dette, se denne Hyperfysik-side).
I beta minus forfald ændres en neutron til en proton, antineutrino og elektron; denne konvertering skyldes den svage vekselvirkning (eller svag kraft) ... en down quark (i neutronen) bliver en up quark og udsender en W– boson (en af tre bosoner, som formidler den svage interaktion), der derefter nedbrydes til en elektron og en antineutrino.
Beta plus forfald - som også kaldes omvendt beta-henfald - involverer konvertering af en proton til en neutron, positron og neutrino.
Så hvorfor henfalder isolerede neutroner (men dem i stabile kerner, og dem i neutronstjerner, ikke)? Og hvorfor er isolerede protoner stabile, men dem i visse radioaktive kerner ikke? Det hele hænger sammen med energi ... hvis en tilstand (en isoleret neutron, siger) har en højere energi end en anden (proton plus elektron plus antineutrino), så vil den første forfalde til den anden (baryon-nummeret for de to tilstande skal være det samme , ditto leptonnummer osv.).
Der er også et sjældent dobbelt beta-henfald, hvor to beta-partikler udsendes; det er observeret i nogle ustabile isotoper som forudsagt. Der er en slags dobbelt beta-forfald - kaldet neutrino-mindre dobbelt beta-forfald (billedet ovenfor er fra COBRA-projektet, en undersøgelse af dette) - som studeres intenst (skønt der ikke er observeret et sådant forfald endnu), fordi det kan være et af de meget få let åbne vinduer i fysik ud over standardmodellen (se denne WIPP-side for flere detaljer).
Berkeley Lab har en pæn guide til det nukleare wallchart (med overskriften "Du behøver ikke at være en nuklear fysiker for at forstå nuklear videnskab“!) Ved beta-forfald, og denne Ohio University-side - Alpha- og beta-henfald - lægger mere teknisk kød på de bare overbliksknogler.
At skubbe de høflige videnskabelige grænser om mørke spørgsmål er en Space Magazine-historie, der har en tangentiel henvisning til beta-forfald (det er i kommentarerne!).
Er der relevante Astronomy Cast-episoder? Jo da! Nukleosyntesen: Elementer fra stjerner, de stærke og svage kernekræfter og antimaterie.
Kilde:
Wikipedia
