ריקבון בטא, המנגנון העיקרי להתפרקות רדיואקטיבית באיזוטופים לא יציבים, כרוך בהפיכת נויטרונים לפרוטונים (בטא מינוס דעיכה) או פרוטונים לנייטרונים (בטא פלוס דעיכה), תוך פליטת אלקטרונים, פוזיטרונים, ניטרינו או אנטי-נויטרינו. בנוסף, צורות נדירות ותיאורטיות כמו ריקבון כפול בטא שני נייטרינו והדעיכה ההיפותטית ללא נייטרינו כפול בטא עלולות להשפיע באופן משמעותי על ההבנה שלנו בפיזיקה של חלקיקים, במיוחד לגבי המסה והטבע של הנייטרינו. קרדיט: twoday.co.il.com
מהו Beta Decay?
ריקבון בטא הוא הצורה הנפוצה ביותר של ריקבון רדיואקטיבי. זה קורה באחת משתי דרכים. בסוג אחד של ריקבון בטא, גרעין אטום לא יציב פולט אלקטרון ואנטי-נייטרינו תוך המרת נויטרון לפרוטון. בסוג השני, הגרעין הלא יציב פולט פוזיטרון (אלקטרון בעל מטען חיובי, הנקרא גם אנטי-אלקטרון) וניטרינו תוך המרת פרוטון לנייטרון. פוזיטרונים ואלקטרונים הם חלקיקי בטא. מדענים צפו בדעיכת בטא ב-97% מכל האיזוטופים הלא יציבים הידועים. זה מתרחש בגרעינים עם יותר מדי נויטרונים או יותר מדי פרוטונים.
מדענים צפו בשני סוגים עיקריים של ריקבון בטא. הראשון הוא ריקבון בטא מינוס. בצורה זו, גרעין פולט אלקטרון ואנטי-נייטרינו (הצורה האנטי-חומרית של נייטרינו). תהליך זה משנה נויטרון בגרעין לפרוטון. הסוג השני של ריקבון בטא הוא ריקבון בטא פלוס. בצורה זו, הגרעין פולט נייטרינו ופוזיטרון (צורת אנטי-חומר של אלקטרון). תהליך זה משנה פרוטון בגרעין לנייטרון.
ריקבון בטא מתרחש בעיקר באמצעות הפיכת נויטרונים לפרוטונים או להיפך, תוך שחרור חלקיקים כמו אלקטרונים וניטרינו. קרדיט: תומס ג'פרסון מתקן האצה הלאומי (JLab)
ישנם גם סוגים נדירים של ריקבון בטא. דוגמה אחת היא ריקבון כפול בטא שני ניטרינו. זהו מעבר בתוך גרעין שבו שני נויטרונים עוברים בו זמנית ריקבון בטא. במילים אחרות, שני נויטרונים מתכלים לשני פרוטונים על ידי פליטת שני נויטרונים ושני אלקטרונים.
סוג נוסף אפשרי מבחינה תיאורטית של ריקבון בטא הוא ריקבון כפול בטא ללא ניטרינו. בצורה זו של ריקבון בטא, גרעין יתפרק לשני פרוטונים על ידי פליטת שני אלקטרונים. צורה זו מעולם לא נצפה. אם קיימת התפרקות כפולה בטא ללא ניטרינו, זה אומר שלנייטרינו יש מסה וזה מה שמדענים מכנים חלקיק מיורנה. אלו הם חלקיקים זהים לאנטי-חלקיקים שלהם.
אם מדענים יצפו בדעיכה כפולה בטא ללא ניטרינו, זה יעזור להסביר חלקים חסרים במודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים. המודל הסטנדרטי אינו יכול להסביר כיצד לנייטרינים יש מסה. ריקבון כפול בטא ללא ניוטרינו יכול להיות המנגנון שיוצר את המסה של הנייטרינו.
עובדות בטא Decay
- טכניקת תיארוך הפחמן בה משתמשים ארכיאולוגים כדי לקבוע את הגיל מסתמכת על תכונות של ריקבון בטא.
- חלקיקי בטא מהתפרקות בטא יכולים להוות סכנה בריאותית. למד עוד.
- למד עוד על דעיכת בטא ומונחים אחרים במילון המונחים של JLab.
תרומות DOE לחקר ריקבון רדיואקטיבי
ל-DOE היסטוריה ארוכה של תמיכה במחקר בפיזיקה גרעינית, כולל התפרקות רדיואקטיבית והחלקיקים התת-אטומיים שדעיכה זו כוללת. חוקרים הנתמכים על ידי משרד המדע DOE, לעתים קרובות בשיתוף פעולה עם מדענים מרחבי העולם, תרמו לתגליות ומדידות זוכות פרס נובל ששיכללו את המודל הסטנדרטי. מאמצים אלה נמשכים היום, עם ניסויים שמבצעים בדיקות דיוק של המודל הסטנדרטי ומעבר לכך. כדי לטפל באופן ספציפי בדעיכה כפולה ללא ניטרינו, DOE משתתפת בניסוי גרמניום מועשר גדול לשיתוף פעולה עם ריקבון כפול בטא ללא ניוטרינו (LEGEND) במעבדה הלאומית Oak Ridge, בניסוי CUORE באיטליה ובניסוי MAJORANA DEMONSTRATOR בדרום דקוטה.
אֶמְצָעִי
- משרד לפיזיקה של אנרגיה גבוהה
- משרד לפיזיקה גרעינית
- מגזין סימטריה
- גילוי של רדיואקטיביות
- גולת הכותרת מדעית: הבנת מקור החומר בעזרת ניסוי CUORE
- גולת הכותרת מדעית: המדגים של MAJORANA נותן את תשובתו הסופית לגבי התפרקות גרעינית נדירה
