放射性gydF4y2Ba
放射性gydF4y2Ba
快速的事实gydF4y2Ba
媒体gydF4y2Ba
更多的gydF4y2Ba

β衰变gydF4y2Ba

流程分别介绍本节开始时为负β衰变,β衰变,轨道gydF4y2Ba电子俘获gydF4y2Ba一起可以适当治疗。他们都是过程,中子和质子可能变换到另一个gydF4y2Ba弱相互作用gydF4y2Ba。在鲜明的对比gydF4y2Baα衰变gydF4y2Ba电子(或+带电)gydF4y2Ba发出gydF4y2Ba在负β,β衰变不表现出锋利,离散gydF4y2Ba能源gydF4y2Ba光谱,但分布gydF4y2Ba电子gydF4y2Ba能量从零到最大能量释放,gydF4y2Ba问gydF4y2BaβgydF4y2Ba。此外,测量gydF4y2Ba热gydF4y2Ba发布的beta发射器(最多gydF4y2Ba辐射gydF4y2Ba停在周围的物质转化为热能)显示很大一部分能量,gydF4y2Ba问gydF4y2BaβgydF4y2Ba是失踪。这些观察,连同其他因素涉及原子核和电子的旋转或角动量,领导gydF4y2Ba沃尔夫冈·泡利gydF4y2Ba假设的同时发射gydF4y2Ba中微子gydF4y2Ba(1931)。作为一个中微子gydF4y2Ba光gydF4y2Ba和带电粒子几乎没有与物质相互作用,应该把失踪的热能。今天,中微子与精化理论是广泛接受,有六种中微子,电子中微子、μ中微子和τ中微子和相应的反中微子。电子中微子参与核衰变gydF4y2Ba转换gydF4y2Ba遇到,μ中微子μ介子衰变的电子,和τ中微子当大规模生产gydF4y2Ba轻子gydF4y2Baτ分解。gydF4y2Ba

虽然一般来说更有活力的β衰变是其短gydF4y2Ba半衰期gydF4y2Ba,关系不显示清楚的α衰变规律对能源的依赖gydF4y2Ba原子序数gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

第一个定量给出的β衰变的速率理论gydF4y2Ba恩里科费米gydF4y2Ba在1934年,这一理论的本质形式现代理论的基础。例如,在最简单的β衰变过程中,一个免费的gydF4y2Ba中子gydF4y2Ba衰变为gydF4y2Ba质子gydF4y2Ba、消极的电子和一个反中微子:gydF4y2BangydF4y2Ba→gydF4y2BapgydF4y2Ba+gydF4y2BaegydF4y2Ba−gydF4y2Ba+gydF4y2BaνgydF4y2Ba。负责这个过程的弱相互作用,其中有一个变化的物种(gydF4y2BangydF4y2Ba来gydF4y2BapgydF4y2Ba)由一个gydF4y2Ba核子gydF4y2Ba创建电子和反中微子gydF4y2Ba特征gydF4y2Ba在费米理论gydF4y2Ba恒量gydF4y2Ba,gydF4y2BaggydF4y2Ba。共享电子和反中微子之间的能量是由统计概率法给每个粒子的概率因素成正比的平方线性的gydF4y2Ba动力gydF4y2Ba(定义为质量乘以gydF4y2Ba速度gydF4y2Ba速度远低于gydF4y2Ba光的速度gydF4y2Ba一个更复杂的,相对论更快速度的关系)。总体概率法从费米理论给出了概率单位时间内每单位电子能量区间,gydF4y2BaPgydF4y2Ba(gydF4y2BaWgydF4y2Ba),如下:gydF4y2Ba方程。gydF4y2Ba在这gydF4y2BaWgydF4y2Ba在相对论电子的能量单位(gydF4y2BaWgydF4y2Ba= 1 +gydF4y2BaEgydF4y2Ba/gydF4y2Ba米gydF4y2Ba0gydF4y2BacgydF4y2Ba2gydF4y2Ba),gydF4y2BaWgydF4y2Ba0gydF4y2Ba是最大的(gydF4y2BaWgydF4y2Ba0gydF4y2Ba= 1 +gydF4y2Ba问gydF4y2BaβgydF4y2Ba/gydF4y2Ba米gydF4y2Ba0gydF4y2BacgydF4y2Ba2gydF4y2Ba),gydF4y2Ba米gydF4y2Ba0gydF4y2Ba电子的静止质量,gydF4y2BacgydF4y2Ba光的速度gydF4y2BahgydF4y2Ba普朗克常数gydF4y2Ba。这个速率定律表达了中子衰变谱在良好的协议与实验中,频谱下降为零,能量最低的因素gydF4y2BaWgydF4y2Ba和降至零的最大能量由于因子(gydF4y2BaWgydF4y2Ba0gydF4y2Ba−gydF4y2BaWgydF4y2Ba)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

在费米的原始配方,发出β的旋转和中微子是对立的,所以取消为零。晚些时候gydF4y2Ba工作gydF4y2Ba表明,中子衰变的部分收益gydF4y2Ba1gydF4y2Ba/gydF4y2Ba2gydF4y2Baℏ旋转β和ℏ中微子增加一个单位。前一个过程被称为gydF4y2Ba费米衰变(F),后者gydF4y2Ba伽莫夫泰勒(GT)衰变gydF4y2Ba乔治•伽莫夫gydF4y2Ba和gydF4y2Ba爱德华·泰勒gydF4y2Ba,物理学家首先提出。相互作用常数确定的比率gydF4y2BaggydF4y2BaGTgydF4y2Ba2gydF4y2Ba/gydF4y2BaggydF4y2BaFgydF4y2Ba2gydF4y2Ba= 1.4。因此,gydF4y2BaggydF4y2Ba2gydF4y2Ba在方程(gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)应该取而代之的是(gydF4y2BaggydF4y2BaFgydF4y2Ba2gydF4y2Ba+gydF4y2BaggydF4y2BaGTgydF4y2Ba2gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

科学世界是动摇于1957年由β衰变的测量最大违反法律gydF4y2Ba保护gydF4y2Ba奇偶校验gydF4y2Ba。这个不守恒的意思的中子gydF4y2BaβgydF4y2Ba衰变上面考虑,电子发射的首选方向相反的方向中子gydF4y2Ba自旋gydF4y2Ba。通过一个gydF4y2Ba磁场gydF4y2Ba和低gydF4y2Ba温度gydF4y2Ba钴- 60可以造成中子射线和其他核,或者自由中子,旋转设置的优先方向垂直于这个平面线圈产生的磁场。β衰变的方向旋转意味着更喜欢下来gydF4y2Ba反射gydF4y2Ba实验如一面镜子平行于线圈代表一个非物质的情境:宇称守恒,服从大多数物理过程,要求实验位置颠倒,镜面反射也应该发生。宇称不守恒的进一步的后果在β衰变释放中微子和电子的旋转指示的方向飞行,完全所以中微子和部分的电子速度比光速的电子。gydF4y2Ba

整体的β衰变的半衰期自由中子测量12分钟,可能与相互作用常数gydF4y2BaggydF4y2Ba2gydF4y2Ba(等于gydF4y2BaggydF4y2BaFgydF4y2Ba2gydF4y2Ba+gydF4y2BaggydF4y2BaGTgydF4y2Ba2gydF4y2Ba)gydF4y2Ba集成gydF4y2Ba(求和)概率表达式(gydF4y2Ba7gydF4y2Ba在所有可能的电子能量从零到最大值。的结果gydF4y2Ba衰减常数gydF4y2Ba是gydF4y2Ba方程。gydF4y2Ba在这gydF4y2BaWgydF4y2Ba0gydF4y2Ba是最大的β粒子能量相对论单位(gydF4y2BaWgydF4y2Ba0gydF4y2Ba= 1 +gydF4y2Ba问gydF4y2BaβgydF4y2Ba/gydF4y2Ba米gydF4y2Ba0gydF4y2BacgydF4y2Ba2gydF4y2Ba),gydF4y2Ba米gydF4y2Ba0gydF4y2Ba电子的静止质量,gydF4y2BacgydF4y2Ba光的速度gydF4y2BahgydF4y2Ba普朗克常数。最好的gydF4y2BaggydF4y2Ba值衰减率大约是10gydF4y2Ba−49gydF4y2Baerg每立方厘米。可能会注意到从方程(gydF4y2Ba8gydF4y2Ba),有一个限制五次方衰减能量最高的能源依赖。gydF4y2Ba

对于中子衰减不是自由而是绑定在一个核,必须修改上面的公式。首先,随着核gydF4y2Ba负责gydF4y2BaZgydF4y2Ba增加,低能电子发射的相对概率增加由于库仑引力。为gydF4y2Ba正电子gydF4y2Ba发射质子能量是不可能免费,但可能发生在proton-rich绑定质子核,核库仑电荷抑制低能正电子的形状由方程(gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)。这个方程可以纠正的一个因素gydF4y2BaFgydF4y2Ba(gydF4y2BaZgydF4y2Ba,gydF4y2BaWgydF4y2Ba)根据女儿原子序数gydF4y2BaZgydF4y2Ba和电子能量gydF4y2BaWgydF4y2Ba。可以计算的因素gydF4y2Ba量子gydF4y2Ba机械。库仑电荷也会影响整体速度表达式(gydF4y2Ba8gydF4y2Ba),这样它可以不再被表示为一个代数函数,但表可供分析的β衰变率。分析了利率的函数gydF4y2BafgydF4y2Ba(gydF4y2BaZgydF4y2Ba,gydF4y2Ba问gydF4y2BaβgydF4y2Ba)计算gydF4y2Ba集成gydF4y2Ba方程(gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)与校正系数gydF4y2BaFgydF4y2Ba(gydF4y2BaZgydF4y2Ba,gydF4y2BaWgydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

近似表达式为gydF4y2BafgydF4y2Ba函数用于衰变能量gydF4y2Ba问gydF4y2Ba0.1兆电子伏,10兆电子伏之间,gydF4y2Ba问gydF4y2Ba以兆电子伏,gydF4y2BaZgydF4y2Ba子核的原子序数,如下(≈象征意味着约等于):gydF4y2Ba方程。gydF4y2Ba

电子俘获,弱得多的依赖能源的发现:gydF4y2Ba方程。gydF4y2Ba

基本的β衰变率表达式听从所谓的类gydF4y2Basuperallowed转换,包括gydF4y2Ba衰变gydF4y2Ba的中子和几个光核gydF4y2Ba方程。gydF4y2Ba

喜欢偶数对原子核的地对地α转换,superallowedβ转变遵守基本法律,但大多数β转变慢得多。额外的缺陷的解释不匹配的中子和质子参与轨道过渡。superallowed过渡轨道的初始状态和最终状态是几乎一样的。他们中的大多数发生在镜子之间核,与一个或多或少比质子中子;即。,β-minus decay ofhydrogen-3gydF4y2Ba电子俘获beryllium-7和正电子发射carbon-11, oxygen-15 neon-19。。。titanium-43。gydF4y2Ba

核阻滞β衰变率低于superallowed类的可以基本表达相乘的右边方程(gydF4y2Ba9gydF4y2Ba广场)的核矩阵元素(量子力学量),这可能从统一降至零根据初始和最终的失配程度有核国家的内部gydF4y2Ba运动gydF4y2Ba。更常见的方式表达的核因子β率是日志gydF4y2Ba英国《金融时报》gydF4y2Ba值,gydF4y2BafgydF4y2Ba是指函数gydF4y2BafgydF4y2Ba(gydF4y2BaZgydF4y2Ba,gydF4y2Ba问gydF4y2BaβgydF4y2Ba)。由于半衰期是成反比衰减常数λ,产品gydF4y2BafgydF4y2BaβgydF4y2BatgydF4y2Ba1⁄2gydF4y2Ba将是一个衡量(成反比)的平方核矩阵元素。为日志gydF4y2Ba英国《金融时报》gydF4y2Ba价值,β半衰期在几秒钟内,和普通的使用以10为底的对数。superallowed转换日志gydF4y2Ba英国《金融时报》gydF4y2Ba值的范围3 - 3.5。测试日志gydF4y2Ba英国《金融时报》gydF4y2Ba值,称为大∼23的铟- 115。有一些相关的日志gydF4y2Ba英国《金融时报》gydF4y2Ba父母和女儿的核子之间的值和旋转变化,铟- 115衰变涉及四个旋转变化,而superallowedgydF4y2Ba转换gydF4y2Ba都有自旋的变化0或1。gydF4y2Ba

γ跃迁gydF4y2Ba

核射线转换属于电磁转换的大班gydF4y2Ba包括gydF4y2Ba射频发射天线或旋转分子,由振动红外发射分子或热丝,可见光,gydF4y2Ba紫外线gydF4y2Ba电子跳跃,x射线辐射的原子或分子。通常的关系申请连接频率ν,波长λgydF4y2Ba光子gydF4y2Ba量子能量gydF4y2BaEgydF4y2Ba以光的速度gydF4y2BacgydF4y2Ba和普朗克常数gydF4y2BahgydF4y2Ba;也就是说,λ=gydF4y2BacgydF4y2Ba/ν和gydF4y2BaEgydF4y2Ba=gydF4y2BahgydF4y2BavgydF4y2Ba。有时需要考虑动量(gydF4y2BapgydF4y2Ba)的光子gydF4y2BapgydF4y2Ba=gydF4y2BaEgydF4y2Ba/gydF4y2BacgydF4y2Ba。gydF4y2Ba

经典,辐射伴随着电荷的加速度。gydF4y2Ba量子gydF4y2Ba机械有一个光子发射的可能性从高到低能量核,内部状态的运动包括加速度的电荷gydF4y2Ba过渡gydF4y2Ba。因此,纯粹的中子轨道加速度将没有辐射的贡献。gydF4y2Ba

大大的简化核伽马跃迁速率理论带来的核直径的情况下总是远小于最短波长的gydF4y2Ba伽马辐射gydF4y2Ba在radioactivity-i.e。,thenucleus is too small to be a good antenna for the radiation. The simplification is that nuclear gamma transitions can be classified according to多极化,或旋转gydF4y2Ba角动量gydF4y2Ba带出的辐射。一个单位的辐射与角动量gydF4y2Ba偶极子gydF4y2Ba转换(偶极子由两个分开的相等的指控,+和-)。如果有一个改变核平价,指定的过渡gydF4y2Ba电偶极子gydF4y2Ba(E1)和gydF4y2Ba类似的gydF4y2Ba一个线性半波偶极子天线的辐射。如果没有奇偶性变化,过渡gydF4y2Ba磁偶极子gydF4y2Ba(M1),类似于全波环形天线的辐射。有两个单位的角动量变化,是电动的过渡gydF4y2Ba四极gydF4y2Ba(E2),类似于两个偶极子异相的全波的线性天线,和磁四极(M2),类似于同轴环形天线不同相的驱动。更高的多极辐射与放射性也经常发生。gydF4y2Ba

过渡利率通常比单个质子理论率,或gydF4y2BaWeisskopf公式,美国物理学家命名的维克多·弗雷德里克Weisskopf谁开发它。的gydF4y2Ba表了gydF4y2Ba理论gydF4y2Ba参考利率公式在他们对核能的依赖gydF4y2Ba质量数gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba和γ射线能量gydF4y2BaEgydF4y2Baγ(兆电子伏)。gydF4y2Ba

γ跃迁率*gydF4y2Ba
过渡类型gydF4y2Ba 部分半衰期tgydF4y2BaγgydF4y2Ba(秒)gydF4y2Ba 说明tgydF4y2BaγgydF4y2Ba值= 125,E = 0.1伏(秒)gydF4y2Ba
*在兆电子伏能量E表达。核半径参数rgydF4y2Ba0gydF4y2Ba一直作为1.3费米。注意,tgydF4y2BaγgydF4y2Ba是部分半衰期为γ辐射;内转换的发生总是半衰期缩短测量。gydF4y2Ba
E1gydF4y2Ba 5.7×10gydF4y2Ba−15gydF4y2BaEgydF4y2Ba−3gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba−2/3gydF4y2Ba 2×10gydF4y2Ba−13gydF4y2Ba
E2gydF4y2Ba 6.7×10gydF4y2Ba−9gydF4y2BaEgydF4y2Ba−5gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba−4/3gydF4y2Ba 1×10gydF4y2Ba−6gydF4y2Ba
E3gydF4y2Ba 1.2×10gydF4y2Ba−2gydF4y2BaEgydF4y2Ba−7gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba−2gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba
E4gydF4y2Ba 3.4×10gydF4y2Ba4gydF4y2BaEgydF4y2Ba−9gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba−8/3gydF4y2Ba 9×10gydF4y2Ba7gydF4y2Ba
E5gydF4y2Ba 1.3×10gydF4y2Ba11gydF4y2BaEgydF4y2Ba−11gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba−10/3gydF4y2Ba 1×10gydF4y2Ba15gydF4y2Ba
M1gydF4y2Ba 2.2×10gydF4y2Ba−14gydF4y2BaEgydF4y2Ba−3gydF4y2Ba 2×10gydF4y2Ba−11gydF4y2Ba
平方米gydF4y2Ba 2.6×10gydF4y2Ba−8gydF4y2BaEgydF4y2Ba−5gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba−2/3gydF4y2Ba 1×10gydF4y2Ba−4gydF4y2Ba
M3gydF4y2Ba 4.9×10gydF4y2Ba−2gydF4y2BaEgydF4y2Ba−7gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba−4/3gydF4y2Ba 8×10gydF4y2Ba2gydF4y2Ba
M4gydF4y2Ba 1.3×10gydF4y2Ba5gydF4y2BaEgydF4y2Ba−9gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba−2gydF4y2Ba 8×10gydF4y2Ba9gydF4y2Ba
M5gydF4y2Ba 5.0×10gydF4y2Ba11gydF4y2BaEgydF4y2Ba−11gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba−8/3gydF4y2Ba 1×10gydF4y2Ba17gydF4y2Ba

是看到伽马能量的典型案例0.1兆电子伏,质量数125发生额外的10倍gydF4y2Ba7gydF4y2Ba缺陷与每个高多极秩序。对于一个给定的多极,磁辐射应该比电动慢100倍左右。这些利率因素确保核射线转换几乎是纯粹一个多极,核自旋的最低允许改变。有许多例外,然而;混合M1-E2转换是很常见的,因为E2转换往往远远超过Weisskopf公式和M1转换通常是慢。所有E1转换gydF4y2Ba遇到gydF4y2Ba在放射性比Weisskopf公式慢得多。另多极化展示一些散射率高,从协议相当大的缺陷。在大多数情况下,缺陷是很好理解的gydF4y2Ba核模型gydF4y2Ba计算。gydF4y2Ba

虽然不是一个γ转变,gydF4y2Ba电单极(E0)这里提到可能适当的转换。这些可能发生当之间没有角动量变化的初始和最终有核国家,没有奇偶性变化。0 0转换,单一的γ辐射是严格禁止的。主要由喷射电单极过渡发生电子的轨道云更重的元素和正负电子对产生较轻的元素。gydF4y2Ba