ベータ崩壊とは何ですか？

ベータ崩壊は放射性崩壊の一種で、原子の核が変化してベータ粒子を放出します。 他のタイプの放射性崩壊は、アルファ崩壊とガンマ崩壊です。 一般的な科学的関心のトピックであることに加えて、ベータ崩壊は、特に腫瘍の縮小または殺傷にベータ粒子が時々使用される医学の分野で、多くの実用的な用途を持っています。 ベータ崩壊は、トレーサとして医療画像研究でも利用できます。

原子は、中性子が多すぎるか、陽子が多すぎるため、不安定なときにベータ崩壊します。 自分自身を安定させるために、過剰な中性子または陽子が変換され、質量が保存され、核がより安定します。 その過程で、原子は別の元素にも変化します。これは、核内の粒子の総数が同じままである一方で、陽子と中性子のバランスが変化するためです。

ベータマイナス崩壊では、過剰な中性子は陽子になり、核は電子と反ニュートリノを放出します。 電子はベータ粒子ですが、反ニュートリノはいくつかの異常な性質を持つ粒子です。 ニュートリノと反ニュートリノの存在は、1930年代には早くも推定されていましたが、研究者がそのような粒子の存在を証明することができたのは1950年代までではありませんでした。 ニュートリノの3つのフレーバーが、対応する反ニュートリノとともに確認されています。 （そして、はい、「フレーバー」は素粒子物理学の広い世界の技術用語です。）

核がベータプラス崩壊を受けると、陽子は中性子に変換され、核は陽電子とニュートリノを放出します。 図に示すように、ベータ粒子は、核がベータマイナスまたはベータプラス崩壊を通過するかどうかに応じて、電子または陽電子になります。 研究者は、ベータ粒子が単なる電子または陽電子であることに気付く前に、これらの粒子を「ベータ線」と呼んでいたため、一部の時代遅れのテキストにはベータ線への参照が含まれています。

ベータ粒子はアルファ粒子よりも浸透力がありますが、ガンマ粒子よりは小さくなります。 ベータ粒子は、厚い金属シート、大きな空気ポケット、または数枚の紙で止めることができます。 これにより、ベータ崩壊を受ける要素の周りに人がいるときに安全上の注意事項が守られている限り、回避策は比較的安全になります。

ただし、アルファ粒子と同様に、ベータ粒子は体内に侵入すると大混乱を招く可能性があります。 癌を治療するために放射性元素が体内に導入される場合など、この特性が有利に使用されることがあります。 しかし、ベータ粒子が設計によって導入されていない場合、それらは体の細胞を損傷したり、卵子や精子の細胞を妨害することで生殖健康の問題を引き起こすことさえあります。