Beta-forfall er når en ustabil atomkjerne forfaller (radioaktivt) ved å avgi en beta-partikkel; når beta-partikkelen er et elektron, er det β– forfall, og når en positron, β+ forfall.
Beta-stråler, som en tydelig komponent av strålene som ble gitt ut i radioaktivitet, ble oppdaget av Rutherford i 1899, bare noen få år etter at radioaktiviteten i seg selv ble oppdaget (i 1896). Imidlertid er dette beta minus forfall ... oppdagelsen av beta pluss forfall (av Irène og Frédéric Joliot-Curie, i 1934) kom etter oppdagelsen av positron (i kosmiske stråler, i 1932) og den (da) kontroversielle 'oppfinnelsen' av nøytrinoet (av Pauli, i 1931) for å redegjøre for det kontinuerlige energispekteret til elektroner i beta-forfall. Det var også i 1934 at Fermi publiserte - på italiensk og tysk (Nature vurderte ideen for spekulativ !!) - sin teori om beta-forfall (for mer informasjon om dette, sjekk ut denne Hyperphysics-siden).
I beta minus forfall endres et nøytron til et proton, antineutrino og elektron; denne konverteringen skyldes den svake vekselvirkningen (eller den svake kraften) ... en ned-kvark (i nøytronet) blir et opp-kvark og avgir– boson (en av tre bosoner som medierer den svake interaksjonen), som deretter forfaller til et elektron og en antineutrino.
Beta pluss forfall - som også kalles invers beta-forfall - innebærer konvertering av et proton til et nøytron, positron og nøytrino.
Så hvorfor forfaller isolerte nøytroner (men de i stabile kjerner, og de i nøytronstjerner, ikke)? Og hvorfor er isolerte protoner stabile, men de i visse radioaktive kjerner ikke? Det er helt ned til energi ... hvis en tilstand (et isolert nøytron, si) har en høyere energi enn en annen (proton pluss elektron pluss antineutrino), så vil den første forfalle til den andre (baryontallet til de to tilstandene må være det samme , ditto leptonnummer, og så videre).
Det er også et sjeldent dobbelt beta-forfall, der to beta-partikler slippes ut; det er observert, i noen ustabile isotoper, som forutsagt. Det er en slags dobbelt beta-forfall - kalt nøytrino-mindre dobbelt beta-forfall (bildet over er fra COBRA-prosjektet, en studie av dette) - som blir studert intenst (selv om det ikke er observert noe slikt forfall ennå), fordi det kan være et av de svært få lettåpnede vinduene i fysikk utover standardmodellen (se denne WIPP-siden for mer informasjon).
Berkeley Lab har en ryddig guide til Nuclear Wallchart (undertittel “Du trenger ikke å være en kjernefysiker for å forstå kjernevitenskap“!) Ved beta-forfall, og denne Ohio University-siden - Alpha- og beta-forfall - legger mer teknisk kjøtt på de bare oversiktsbenene.
Pushing the Polite Boundaries of Science About Dark Matter er en Space Magazine-historie som har en tangensiell referanse til beta-forfall (det står i kommentarene!).
Er det relevante Astronomy Cast-episoder? Sikker! Nukleosyntesen: Elementer fra stjerner, de sterke og svake kjernekreftene og antimatter.
Kilde:
Wikipedia
