Beta zarra

Beta-zarracha, beta-nur yoki beta-nurlanish (belgilanishi β) beta-parchalanish jarayonida atom yadrosining radioaktiv parchalanishi natijasida chiqariladigan yuqori energiyali, yuqori tezlikdagi elektron yoki pozitrondir. Beta-yemirilishning ikkita shakli mavjud boʻlib, ular mos ravishda elektron va pozitron hosil qiluvchi β⁻ yemirilish va β⁺ yemirilishdir.^[2]

Energiyasi 0,5 MeV boʻlgan beta zarralar havoda bir metrga yaqin masofaga bora oladi va bu masofa zarracha energiyasiga bogʻliq.

Beta zarralar ionlashtiruvchi nurlanishning bir turi boʻlib, radiatsiyadan himoya qilish maqsadida gamma nurlaridan koʻra koʻproq ionlashtiruvchi, lekin alfa zarrachalariga qaraganda kamroq ionlashtiruvchi hisoblanadi. Ionlashtiruvchi taʼsir qanchalik yuqori boʻlsa, tirik toʻqimalarga shunchalik katta zarar yetkaziladi, ammo nurlanishning kirib borish masofasi ham shunchalik qisqa boʻladi.

Beta parchalanish turlari

β⁻ yemirilish (elektron emissiya)

Beta parchalanishi. Beta zarracha (bu holda manfiy elektron) yadro tomonidan chiqariladi. Antineytrino (ko'rsatilmagan) har doim elektron bilan birga chiqariladi. Erkin neytronning parchalanishida proton, elektron va elektron antineytrinosi hosil bo'ladi.

Neytronlari koʻp boʻlgan nostabil yadro β⁻ yemirilishi mumkin, bunda neytron protonga, elektronga va elektron antineytrinosiga (neytrinoning antizarrasi) parchalanadi:

n\rightarrow p+e^{-}+{\tilde {\nu }}

Bu jarayon kuchsiz oʻzaro taʼsir orqali amalga oshiriladi. Neytron virtual W ^- bozonni chiqarish orqali protonga aylanadi. Kvark darajasida W ^- emissiya d kvarkni u kvarkga aylantiradi, neytronni (bir u kvark va ikkita d kvark) protonga (ikkita u kvark va bitta d kvark) aylantiradi. Keyinchalik virtual W ^- bozon elektronga va antineytrinoga aylanadi.

β⁻ parchalanish koʻpincha yadro reaktorlarida hosil boʻlgan neytronga boy boʻlinish mahsulotlari orasida sodir boʻladi. Bu jarayon orqali erkin neytronlar ham parchalanadi. Ushbu ikkala jarayon ham boʻlinish reaktorining yonilgʻi tayoqlari tomonidan ishlab chiqarilgan koʻp miqdordagi beta nurlari va elektron antineytrinolarning paydo boʻlishiga yordam beradi.

β⁺yemirilish (pozitron emissiyasi)

Ortiqcha protonga ega boʻlgan nostabil atom yadrolari β⁺ yemirilishi mumkin, bu pozitron parchalanishi deb ham ataladi, bu yerda proton neytron, pozitron va elektron neytrinosiga parchalanadi:

p\rightarrow n+e^{+}+\nu _{e}

Beta-plus yemirilishi faqat yadrolar ichida sodir boʻlishi mumkin, agar qiz yadroning bogʻlanish energiyasining mutloq qiymati ona yadronikidan katta boʻlsa, yaʼni qiz yadro kamroq energiyali holat boʻlsa.

K qamrash yoki elektron qamrash

Proton yadroning elektron qobig’idan elektron kamrashi natijasida proton neytronga aylanadi. Ko’pincha, yadroga eng yaqin K qobiqdan elektron K qamraladi, K qamrash deb shuni aytiladi. K qamrashda K qobiqdagi bo’shagan joyga yuqoriroq qobiqlardan elektronlar o’tadi, bunda foton ajraladi. Umuman olganda Beta-yemirilish jarayoni qator murakkab masalalarni o’z ichiga oladi. Bulardan biri yadrodan ajralib chiqayotgan elektron energiyasi masalasidir.

$p+e^{-}\longrightarrow n+\nu _{e}$

Beta parchalanish sxemalari

Seziy-137 yemirilish sxemasi, uning dastlab beta-parchalanishini ko'rsatadi. ¹³⁷ Cs bilan bog'liq 661 keV energiyali gamma pik aslida qiz radionuklid tomonidan chiqariladi.

Yemirilish sxemasi diagrammasi seziy-137 ning beta-parchalanishini koʻrsatadi. ¹³⁷Cs da 661 keVli xarakterli gamma choʻqqisi qayd etilgan, lekin bu aslida qiz radionuklid ^137m Ba tomonidan chiqariladi. Diagrammada chiqarilgan nurlanishning turi va energiyasi, uning nisbiy sodir boʻlish ehtimolligi va parchalanishdan keyingi qiz nuklidlari koʻrsatilgan.

Fosfor-32 tibbiyotda keng qoʻllaniladigan beta-emitter boʻlib, qisqa yarimparchalanish davri 14,29 kun^[3] va ushbu yadro tenglamasida koʻrsatilganidek, beta-parchalanish orqali oltingugurt-32 ga parchalanadi:

$_{15}^{32}P\rightarrow _{16}^{32}S^{1+}+e^{-}+{\tilde {\nu _{e}}}$

Parchalanish jarayonida 1.709 MeV energiya ajralib chiqadi.^[3] Elektronning kinetik energiyasi oʻrtacha 0,5 MeV ga oʻzgaradi va qolgan energiyaning deyarli hamma qismi elektron antineytrinoga boʻlnadi. Boshqa beta nurlanish chiqaradigan nuklidlar bilan solishtirganda, elektron oʻrtacha energiyaga ega. U taxminan bir tomonidan bloklangan 1mm havo yoki 5 mm akril shisha.

Boshqa moddalar bilan oʻzaro taʼsirlashish

TRIGA reaktor hovuzidan chiqadigan ko'k Cherenkov radiatsiya nuri yuqori tezlikdagi beta zarralarining suvdagi yorug'lik tezligidan ( faza tezligi ) tezroq harakatlanishi bilan bog'liq (bu vakuumdagi yorug'lik tezligining 75% ni tashkil qiladi).

Radioaktiv moddalar tomonidan chiqariladigan uchta keng tarqalgan nurlanish turlaridan, alfa, beta va gamma, beta oʻrta ionlashtiruvchi va oʻrta kiruvchanlik quvvatiga ega. Turli xil radioaktiv moddalar tomonidan chiqarilgan beta zarralari energiyalari jihatidan farq qilsa-da, beta zarralarining koʻpchiligini bir necha millimetr qalinlikdagi alyuminiy bilan toʻxtatish mumkin. Biroq, bu beta radioaktiv izotoplar bunday nozik qalqonlar bilan toʻliq himoyalanishi mumkin degani emas. Chunki beta zarralar moddada tormozlanganda, beta zarralarga qaraganda koʻproq kiruvchan ikkilamchi gamma nurlarini chiqaradi. Yengil massali atomlardan boʻlgan materiallardan iborat ekranlash kamroq energiyaga ega boʻlgan gamma nurlanishlarni hosil qiladi, bu esa qoʻrgʻoshin kabi yuqori Z ga ega boʻlgan materiallarga qaraganda bunday qalqonlarni massa birligiga nisbatan samaraliroq qiladi.

Zaryadlangan zarrachalardan tashkil topgan beta nurlanish gamma nurlanishiga qaraganda kuchliroq ionlashtiruvchi xususiyatga ega. Moddadan oʻtayotganda, beta zarracha elektromagnit oʻzaro taʼsirlar bilan sekinlashadi va bremsstrahlung rentgen nurlarini berishi mumkin.

Odatda suvda koʻplab yadroviy boʻlinish mahsulotlarining beta nurlanishida beta zarrachalar tezligi ushbu materialdagi yorugʻlik tezligidan oshib ketadi (bu vakuumdagi yorugʻlikning 75% ni tashkil qiladi)^[4] va shuning uchun u suvdan oʻtganda koʻk Cherenkov nurlanishini hosil qiladi. Shunday qilib, hovuz reaktorlarining yonilgʻi sterjenlaridan kuchli beta nurlanishini reaktorni qoplaydigan va himoya qiluvchi shaffof suv orqali koʻrish mumkin (oʻngdagi rasmga qarang).

Yana qarang

Umumiy beta emitterlari
Elektron nurlanish
Zarrachalar fizikasi
n (neytron) nurlar
δ (delta) nurlari

Foydalanilgan adabiyotlar

↑ „Radiation Basics“. United States Nuclear Regulatory Com (2017-yil 2-oktyabr).
↑ Lawrence Berkeley National Laboratory. „Beta Decay“. Nuclear Wall Chart. United States Department of Energy (9-avgust 2000-yil). 2016-yil 3-martda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 17-yanvar 2016-yil.
↑ ^3,0 ^3,1 „Phosphorus-32“. nucleide.org. Labratoire Nationale Henri Bequerel. 2022-yil 9-oktyabrda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 28-iyun 2022-yil.
↑ The macroscopic speed of light in water is 75% of the speed of light in vacuum (called c). The beta particle is moving faster than 0.75 c, but not faster than c.

Qoʻshimcha oʻqish uchun

Radioaktivlik va alfa, beta, gamma va X nurlar
Virjiniya Universitetidagi nurlar va zarralar mavzusidagi maʼruza
Aydaho shtati universitetida radiatsiya tarixi (Wayback Machine saytida 2017-05-06 sanasida arxivlangan)
Lourens Berkli milliy laboratoriyasida asosiy yadroviy fan ma'lumotlari (Wayback Machine saytida 2006-12-05 sanasida arxivlangan)

Izoh

Ushbu ma'lumot O'zbekiston Milliy Universiteti Fizika fakulteti talabasi Xursandov Javohir tomonidan tayyorlandi.

Andoza:Radiation

[NRC_Radiation-1] „Radiation Basics“. United States Nuclear Regulatory Com (2017-yil 2-oktyabr).

[2] Lawrence Berkeley National Laboratory. „Beta Decay“. Nuclear Wall Chart. United States Department of Energy (9-avgust 2000-yil). 2016-yil 3-martda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 17-yanvar 2016-yil.

[LNHB-3] 3,0 ^3,1 „Phosphorus-32“. nucleide.org. Labratoire Nationale Henri Bequerel. 2022-yil 9-oktyabrda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 28-iyun 2022-yil.

[4] The macroscopic speed of light in water is 75% of the speed of light in vacuum (called c). The beta particle is moving faster than 0.75 c, but not faster than c.

[2]

[1]

[3]

[4]