Beta-processy

BETA-PROCESSY - obuslovlennye slabym vzaimodeistviem elementarnyh chastic processy vzaimnogo prevrasheniya svobodnyh ili svyazannyh v yadrah neitronov (n) i protonov (r). B.-p. soprovozhdayutsya obrazovaniem ili poglosheniem beta-chastic [elektronov (e^-) pli pozitronov (e⁺)], a takzhe neitrino (v) ili antineitrino (). K B.-p. otnosyatsya: 1) beta-raspad b^--raspad: nr+e^-+; b⁺-raspad v yadre: rn +e⁺+v_e); 2) elektronnyi ili pozitronnyi zahvat: e^-+rn+v_e ili e⁺+nr + ; 3) reakcii zahvata neitrino ili antineitrino - t. n. obratnyi beta-raspad, napr. v_e+ne^-+r ili +re⁺+n. V svobodnom sostoyanii neitron neustoichiv i raspadaetsya: np+e^- + . Beta-radioaktivnost' svobodnyh neitronov harakterizuetsya periodom poluraspada >11,6 min (sr. vremya zhizni >15,3 min). V svyazannom sostoyanii, v atomnyh yadrah, harakter ustoichivosti menyaetsya. V stabil'nyh yadrah nuklony (neitrony, protony) ustoichivy. V yadrah, peregruzhennyh protonami ili neitronami (so znachit, prevysheniem chisla neitronov nad protonami), mozhet proishodit' beta-raspad. Yadra, peregruzhennye neitronami, ispuskayut pri beta-raspade e^- i , a peregruzhennye protonami - e⁺ n v_e. Pri elektronnom beta-raspade yadro prevrashaetsya v izotop sleduyushego v periodich. sisteme him. elementa, pri pozitronnom - v izotop predshestvuyushego elementa. Energiya, vydelyayushayasya pri beta-raspade, zaklyuchena v predelah ot (0,0186 MeV () do 13,43 MeV (). Osobyi sluchai B.-p.- elektronnyi zahvat, kogda yadro zahvatyvaet svyazannyi elektron iz elektronnoi obolochki atoma ili svobodnyi elektron iz okruzhayushei plazmy.

Bol'shinstvo processov vydeleniya yadernoi anergii v zvezdah svyazano s B.-n. Pervichnaya reakciya vodorodnogo cikla - stolknovenie dvuh svobodnyh protonov - soprovozhdaetsya B.-p. V vodorodnom cikle k beta-processam otnosyatsya eshe processy ⁷Ve+e^-7Li+v_e, ⁸V⁸Ve*+e⁺+v_e (⁸Be* - yadro ⁸Ve, nahodyasheesya na vozbuzhdennom urovne energii). Vtoroi iz nih imeet fundamental'noe znachenie dlya neitrinnoi astronomii, t. k. daet neitrino otnositel'no vysokoi energii, dostupnye obnaruzheniyu. Uglerodnyi cikl yadernyh reakcii v zvezdah sostoit iz cheredovaniya processov zahvata protona n B.-p.

Pri vysokih temp-rah stanovyatsya sushestvennymi processy elektronnogo zahvata s obrazovaniem beta-neustoichivogo yadra i pozitronnogo zahvata. Sochetanie podobnyh B.-p. i beta-raspada obrazuet t. n. urka-process - vazhnyi vozmozhnyi istochnik neitrino v zvezdah i dr. kosmich. ob'ektah. Skorost' B.-p. sushestvenno vozrastaet pri vysokih temn-rah i plotnostyah plazmy, realizuyushihsya na pozdnih stadiyah evolyucii zvezd. Pri gravitacionnom kollapse zvezd s prevrasheniem ih v neitronnye zvezdy energichno proishodit reakciya neitronizacii (elektronnogo zahvata) vodoroda ili elementov zheleznogo pika, t. o. e^-+ rn+v_e i e^-+(A, Z)v_e+(A, Z - 1) (dlya elementa s atomnym nomerom A i zaryadom yadra Z). Pri vzryvah sverhnovyh zvezd B.-p. opredelyayut vazhnoe dlya nukleosinteza sootnoshenie mezhdu koncentraciyami svyazannyh v yadrah neitronov i protonov.

Po sovr. predstavleniyam, B.-p. yavl. processami vtorogo poryadka, protekayushimi cherez posredstvo promezhutochnoi virtual'noi chasticy - bozona W⁺. Napr., beta-raspad neitrona proishodit v dva etapa: np+W^- i W^-e^-+ . Massa W⁺ sostavlyaet (81 + 2) GeV, eti chasticy byli obnaruzheny v 1983 g. pri vzaimodeistvii vstrechnyh puchkov protonov i antiprotonov s energiei 270 GeV (CERN, Zheneva).

(D.A. Frank-Kameneckii, M.Yu. Hlopov)