การสลายให้อนุภาคบีตา

ในฟิสิกส์นิวเคลียร์, การสลายให้อนุภาคบีตา (อังกฤษ: beta decay) เป็นรูปแบบหนึ่งของการสลายตัวของสารกัมมันตรังสีที่อนุภาคบีตา (อิเล็กตรอนหรือโพซิตรอน) ถูกปลดปล่อยออกมา ในกรณีปลดปล่อยอิเล็กตรอน จะเป็น บีตาลบ (${\beta }^{-}$) ขณะที่ในกรณีปลดปล่อยโพซิตรอนจะเป็น บีตาบวก (${\beta }^{+}$) พลังงานจลน์ของอนุภาคบีตามีพิสัยสเปกตรัมต่อเนื่องจาก 0 ถึงค่าสูงสุดที่จะเป็นไป (Q) ซึ่งขึ้นกับสภาวะนิวเคลียร์ของต้นกำเนิดและลูกที่เกี่ยวข้องกับการสลาย โดยทั่วไป Q มีค่าประมาณ 1 MeV แต่สามารถมีพิสัยจากสองสาม keV ไปจนถึง สิบ MeV อนุภาคบีตากระตุ้นส่วนใหญ่มีความเร็วสูงมากเป็นซึ่งมีความเร็วใกล้เคียงอัตราเร็วของแสง

การสลายให้กัมมันตรังสี

การสลายให้กัมมันตรังสี การแบ่งแยกนิวเคลียสฟิชชัน การสลายแบบดั้งเดิม การสลายให้อนุภาคแอลฟา · การสลายให้อนุภาคบีตา · รังสีแกมมา การสลายแบบขั้นสูง การสลายให้อนุภาคบีตาสองตัว · การจับยึดอิเล็กตรอนสองตัว · การแปลงภายใน · การเปลี่ยนแปลงไอโซเมอร์ · การสลายตัวแบบกลุ่ม · ฟิชชันเกิดเอง กระบวนการการปล่อย การปล่อยนิวตรอน · การปลอยโพซิตรอน · การปล่อยโปรตอน การจับยึด การจับยึดอิเล็กตรอน · การจับยึดนิวตรอน อาร์ · เอส · พี · อาร์พี กระบวนการพลังงานสูง การแตกตัว · การแตกตัวโดยรังสีแกมมา · การสลายตัวของโฟตอน การสังเคราะห์นิวเคลียส การสังเคราะห์นิวเคลียสในอวกาศ การสังเคราะห์นิวเคลียสในบิกแบง การสังเคราะห์นิวเคลียสในซูเปอร์โนวา นักวิทยาศาสตร์ อ็องรี แบ็กแรล · เบเทอ · มารี กูว์รี · ปีแยร์ กูว์รี · เอนริโก แฟร์มี

การสลาย ${\beta }^{-}$

ในการสลาย ${\beta }^{-}$ อันตรกิริยาอย่างอ่อนจะเปลี่ยนนิวตรอน (n) ไปเป็นโปรตอน (p) ขณะปลดปล่อยอิเล็กตรอน ($e^{-}$) และ แอนทินิวตริโน (${\bar {u_{e}}}$):

$n\rightarrow p+e^{-}+{\bar {u_{e}}}$

ที่ระดับมูลฐาน (ที่ต่ำกว่าไฟน์แมนไดอะแกรม (Feynman diagram) ) เนื่องจากการเปลี่ยนจากควาร์กลง (down quark) เป็นควาร์กขึ้น (up quark) โดยการปลดปล่อยของ $W^{-}$โบซอน $W^{-}$จะสลายในภายหลังเป็นอิเล็กตรอนและแอนทินิวตริโน

• 
  การสลาย ${\beta }^{-}$ ในนิวเคลียสอะตอม ตัวกลางของการปลดปล่อย $W^{-}$โบซอน ถูกละไว้
• 
  ไฟน์แมนไดอะแกรมสำหรับการสลาย ${\beta }^{-}$ ของนิวตรอนไปเป็นโปรตอน อิเล็กตรอน และ อิเล็กตรอน แอนทินิวตริโนร่วมกับตัวกลาง $W^{-}$โบซอน

การสลาย ${\beta }^{+}$

ในการสลาย ${\beta }^{+}$ พลังงานจะถูกใช้ในการเปลี่ยนจากโปรตอนไปเป็นนิวตรอน, โพซิตรอน ($e^{+}$)และนิวตริโน ($u_{e}$):

$energy+p\rightarrow n+e^{+}+v_{e}$

การสลาย ${\beta }^{+}$ ไม่เหมือนกับการสลาย ${\beta }^{-}$ เนื่องจากการสลาย ${\beta }^{+}$ ไม่สามารถเกิดขึ้นในการแตกตัวได้ เพราะมันต้องการพลังงาน มวลของนิวตรอนจะมีพลังงานมากกว่าโปรตอน การสลาย ${\beta }^{+}$ สามารถเกิดขึ้นได้ภายในนิวเคลียสเท่านั้น เมื่อปริมาณของพลังงานยึดเหนี่ยวของนิวเคลียสสูงกว่านิวเคลียสลูก ความแตกต่างของพลังงานทำให้เกิดปฏิกิริยาเปลี่ยนโปรตอนไปเป็นนิวตรอน โพซิตรอน และ นิวตริโน และกลายเป็นพลังงานจลล์ของอนุภาคนั้น

อ้างอิง

• Kurie, F. N. D.; Richardson, J. R.; Paxton, H. C. (1936). "The Radiations Emitted from Artificially Produced Radioactive Substances. I. The Upper Limits and Shapes of the β-Ray Spectra from Several Elements". Physical Review. 49 (5): 368–381. Bibcode:1936PhRv...49..368K. doi:10.1103/PhysRev.49.368.
• Kurie, F. N. D. (1948). "On the Use of the Kurie Plot". Physical Review. 73 (10): 1207. Bibcode:1948PhRv...73.1207K. doi:10.1103/PhysRev.73.1207.
• Tuli, J. K. (2011). Nuclear Wallet Cards (PDF) (8th ed.). Brookhaven National Laboratory. เก็บ (PDF)จากแหล่งเดิมเมื่อ 2022-10-09.