Beta(β)-yemirilish

Beta-yemirilish atom yadrosida neytronni protonga (yoki, aksincha, protonni neytronga) almashtirish energetik jihatdan foydali bo’lganda va hosil bo’ladigan yangi yadroning tinch holatdagi massasi kichik, ya’ni bog’lanish enegriyasi katta bo’lganda sodir bo’ladi. Ortiqcha energiya reaktsiyaga kirishgan moddalar orasida taqsimlanadi.

Beta-yemirilish uch x l bo’ladi:

1. Yadrodagi neytronlar (n) dan biri proton (p) ga aylanadi. Bunda elektron (e-) va antineytrino (ve) nurlanadi (Neytrino, Antimodda). Bu-β-yemirilish.

   A(Z,N) →A(Z+1, N-1) + e^- + √e (n→p+e^- + v_e) , bu yerda A(Z, N) –protonlar soni Z va neytronlar soni N bo’lgan yadroning belgilanishi. Yadro zaryadi bittaga ortadi. β-yemirilishning hamma ko’rinishlaridan eng oddiysi protondan og’ir va shuning uchun ham beqaror bo’lgan erkin neytronning yemirilishidir.

2. Yadro tarkibiga kirgan proton neytron (N), pozitron (e⁺) va neytrino (v_t) ga yemiriladi. Bu -β⁺-yemirilish.

   A(Z,N)→A(Z-1, N+1) + e^-+ v_e (p→n+e⁺ + v_e).

   Yadro zaryadi bittaga mumkin; erkin proton bunday yemirilmaydi.

3. Nihoyat, yadro atomning elektronlaridan eng yaqinini tutib olishi (elektron tutish) va zaryadi bittaga kam boshqa yadroga aylanishi mumkin:

   A(Z,N)+ e^- →A (Z-1, N+1) + v_e (p+e^-→ n + v_e).

   Bunda β-zarra nurlanmaydi.

Fiziklar β-yemirilishni o’rgana boshlanganlarida juda kuchli kirish xususiyatiga ega bo’lgan netrino (v_e yoki v_e) ning mavjudligi haqida hech narsa ma’lum emas edi.

Eksperimentchilar duch kelgan muammo-β-yemirilishda nurlanadigan elektronlarning tutash energetik spektri bo’ladi. Bu jarayonda nasliy yadro hisobiga ajralib chiqayotgan energiyaning juda kichik qismi to’g’ri keladi. Uning hammasi elektronga beriladi, shuning uchun ham hamma β-zarralar bir xil energiya e₀ ga ega bo’lishi kerak edi. Tajribada esa to mumkin bo’lgan maksimal energiya e₀ gacha istagan energiyali elektronlarning chiqishi kuzatildi.

Fiziklar manba aybdor, deb taxmin qilishdi: β-zarralar uchun materiali ichidan o’tganda o’z energiyasini yo’qotadi. Bu gipotezdan tekshirish uchun eksperimentchilarning bir necha gruppa kalorimetrik tajribalar o’tkazishdi. Ular radioaktiv manbani β-zarralar ularda to’la yutilishi uchun qalin devorli kalorimetrga joylashtirdilar. Bu ma’lum vaqtda ajralayotgan hamma energiyani o’lchashga imkon berdi.

Keyin bitta β-zarraga to’g’ri keladigan energiyani hisoblab chiqdilar. Eksperimentchilar u e₀ ga yaqin chiqsa kerak, deb kutishgan edi, biroq har gal taxminan 2 marta kichik miqdor oldilar.

Bundan qutulish yo’lini shveytsariyalik nazariyotchi-fizik V. Pauli topdi. U, β-yemirilishda elektronga qaraganda juda katta kirish qobiliyatiga ega bo’lgan zarra chiqadi, degan taxminni aytdi. Bu zarrani kalorimetr devorlari tutib qola olmaydi va u energiyaning bir qismini o’zi bilan olib chiqib ketadi. Neytrino haqidagi tasavvur shunday vujudga keldi.

β-yemirilish nazariyasini 1934 yilda italyan fizigi E. Fermi yaratdi. Unda olim, elektron va neytrino yadroda nuklonning yyemirilish paytida bo’ladi, deb taxmin qildi. U nazariyaga G konstantani kiritdi, ye zaryad elektromagnit jarayonlar uchun qanday ahamiyatga ega bo’lsa, u ham β-yemirilish uchun shunday ahamiyatga ega bo’ldi va eksperimental ma’lumotlar asosida uning kattaligini hisobladi. Ferma nazariyasi β-spektrlarning shaklini hisoblashga va yemirilishning chegaraviy energiyasi ye0 ni radioaktiv yadroning yashash vaqti bilan bog’lashga imkon berdi. Bu nazariyada neytrino nolga teng nazariya va nolga teng massaga ega edi (har holda m_v < m_e).

Keyingi yillar davomida nazariyani o’zgartirishga, to’ldirishga va murakkablashtirishga harakat qildilar, chunki u juda sodda va hamma tajriba ma’lumotlarini tavsiflamagandek tuyular edi. Fiziklar barcha bu to’ldirishlar xato eksperimentallarga asoslanganiga, Ferma tanlagan yo’l to’g’ri ekaniga ishonch hosil qilgunlaricha bir necha o’nlab yillar o’tib ketdi. Hozirgi davrda yaratilgan kuchsiz va elektromagnit o’zaro ta’sirlarni birlashtirigan nazariya Fermi yo’lini dastlabki tarkibiy yaqinlashishi sifatida o’z ichiga oladi (Juftlik, Kuchsiz o’zaro ta’sirlar, Neytrino).

Yadrolarning beta-yemirilishi haqidagi ba’zi ma’lumotlarni keltiramiz.

β-zarralarning chegaraviy energiyasi (E0) bir necha KeV dan to ~ 17 MeV gacha.

β-yemirilishga nisbatan yadrolarning yashash vaqti 1,3•10^-2 s dan to ~2•10¹³> yilgacha.β-zarralarning yengil moddalarda o’tadigan yo’li-bir necha santimetr. Ular o’z energiyalarini atomlarni ionlashtirish va uyg’otishga sarflaydi.