Co to jest rozpad beta?
Rozpad beta jest formą rozpadu radioaktywnego, w którym jądro atomu ulega zmianie, która powoduje, że emituje on cząstkę beta. Inne rodzaje rozpadu radioaktywnego to rozpad alfa i rozpad gamma. Oprócz tego, że jest przedmiotem ogólnego zainteresowania naukowego, rozpad beta ma wiele praktycznych zastosowań, szczególnie w dziedzinie medycyny, gdzie cząstki beta są czasami używane do zmniejszania lub zabijania nowotworów. Rozpad beta może być również wykorzystany w badaniach obrazowania medycznego jako wskaźnik.
Atomy ulegają rozkładowi beta, gdy są niestabilne, ponieważ mają za dużo neutronów lub protonów. Aby się ustabilizować, nadmiar neutronów lub protonów przekształca się, zachowując masę i czyniąc jądro bardziej stabilnym. W tym procesie atom zmienia się również w inny pierwiastek, ponieważ chociaż ogólna liczba cząstek w jądrze pozostaje taka sama, zmienia się równowaga protonów i neutronów.
W przypadku rozpadu beta minus nadmiar neutronu staje się protonem, a jądro emituje elektron i antyneutrino. Elektron jest cząsteczką beta, podczas gdy antyneutrino jest cząsteczką o niektórych niezwykłych właściwościach. Istnienie neutrin i antyneutrin założono już w latach 30. XX wieku, ale dopiero w latach 50. XX wieku badacze byli w stanie udowodnić istnienie takich cząstek. Zidentyfikowano trzy smaki neutrina wraz z odpowiednimi antyneutrinami. (I tak, „smak” to termin techniczny w szerokim świecie fizyki cząstek elementarnych).
Kiedy jądro ulega rozkładowi beta plus, proton przekształca się w neutron, z jądrem emitującym pozyton i neutrino. Cząstki beta mogą być elektronami lub pozytonami, jak pokazano, w zależności od tego, czy jądro przechodzi przez rozpad beta minus czy rozpad beta plus. Zanim naukowcy zdali sobie sprawę, że cząstki beta to tylko elektrony lub pozytony, nazwali je cząsteczkami „promieniami beta”, dlatego niektóre przestarzałe teksty zawierają odniesienia do promieni beta.
Cząstka beta ma większą moc penetracji niż cząstka alfa, ale mniej niż cząstka gamma. Cząsteczki beta można zatrzymać za pomocą grubej blachy, dużej kieszeni powietrza lub kilku arkuszy papieru. To czyni je względnie bezpiecznymi do obejścia, o ile przestrzegane są środki bezpieczeństwa, gdy ludzie znajdują się w pobliżu elementów ulegających rozkładowi beta.
Podobnie jak cząstki alfa, cząstki beta mogą siać spustoszenie, jeśli dostaną się do wnętrza organizmu. Czasami tę cechę stosuje się, aby wykorzystać, na przykład, gdy pierwiastki radioaktywne są wprowadzane do organizmu w celu leczenia raka. W przypadkach, w których cząsteczki beta nie są wprowadzane zgodnie z projektem, mogą one jednak uszkadzać komórki organizmu, a nawet powodować problemy ze zdrowiem reprodukcyjnym, zakłócając komórki jajowe i plemniki.