Пређи на садржај

Beta čestica

С Википедије, слободне енциклопедије

Beta čestice su zapravoelektronivelikihbrzina,ali za razliku od elektrona uelektronskom omotačuatoma,nastaju izatomskog jezgra.Na slici je prikazanbeta (minus) raspad.
Beta (plus) raspad.

Beta česticeiliβ-česticasuelektroniilipozitronisa visokom energijom i brzinom, koji se emituju iz određenih tipova radioaktivnih atoma, kao što je na primerkalijum-40.Beta čestice koje se emituju su poznate i kao beta zraci. Proizvodnja beta čestica se naziva beta raspad. Postoje dva oblika beta raspada:β−iβ+,koji daju na kraju pozitron ili elektron.[1]Beta čestice su vrstajonizujućeg zračenja,koje ima dovoljnoenergijeda u međudelovanju shemijskom materijomjonizujetu materiju. U međudelovanju shemijskom materijomdolazi do izmeneenergijei izmene strukture ozračene materije. Takve posledice mogu biti korisne, ali i vrlo štetne.[2]

Beta-čestica je brzi elektron emitovan ubeta-minus radioaktivnom raspaduili brzipozitronemitovan ubeta-plus radioaktivnom raspadu.Njena jemasajednaka masi elektrona,električni nabojmože biti pozitivan ili negativan. Izbacivanjem beta čestica iz atomskog jezgramaseni brojatomase ne menja, aatomski brojse promeni za jedan. U beta minus raspadu atomski broj se poveća za jedan, a u beta plus raspadu atomski broj se smanji za jedan. Roj brzih beta čestica čini beta zračenje.[3]

Beta zračenje[уреди|уреди извор]

Znak za opasnost odradioaktivnosti.
Alfa zračenjemože zaustavitipapir;beta-zračenje može zaustavitialuminijumskilimdebeo nekolikomilimetara;a većinugama zračenjamože zaustaviti desetakcentimetaradebelaolovnaploča.[4]
Elektronski zahvat.
Otklonkatodnih zraka(elektroni– plava linija) zbog uticajaelektričnog polja(žuto).
Dijagram prelaza za vrste radioaktivnih raspada sneutronskim brojemNiatomskim brojemZ(prikazani su α, β±,p+i n0emisija, EC označavaelektronski zahvat).
Beta zračenje otkriveno umaglenoj komoris izopropanolom (nakon umetanja veštačkog izvora radijacije -stroncijum-90).
Maglena komoras vidljivim linijamajonizujućeg zračenja(kratke, debele:alfa čestice;duge, tanke: beta čestice).
Vreme poluraspadaradioaktivnihizotopa iliradionuklida.Treba zapaziti da se teoretska linija za stabilne isotopeZ=N(Z–atomski brojiN-neutronski broj), razdvaja od stvarnog odnosa atomskog broja i neutrona, što znači da se s povećanjem atomskog broja, povećava i nestabilnostatomskih jezgri.

Beta zračenje,beta zraciiliβ zracijekorpuskularnojonizirajuće zračenjekoje se sastoji od roja beta čestica, brzihelektronailipozitronaizbačenih iz teškihatomskih jezgara.Propuštajućiradioaktivno zračenjekroz tanke listićealuminijuma,E. Ruderfordje 1898. utvrdio da se mogu razlikovati dve vrste zračenjauranijumovihjedinjenja. Zračenje koje nije moglo proći kroz aluminijumsku pločicu debljine 0,02mmnazvao jealfa zračenjem,a zračenje koje je prolazilo i kroz deblje pločice nazvao je beta zračenjem. Otklonom beta zračenja uelektričnomimagnetskom poljuprepoznata su mnoga njegova svojstva (električni naboj,masaibrzina). Brzina je beta čestica 0,5 do 0,9brzine svetlosti.U međudelovanju beta zračenja i hemijske materije dolazi do izmene energije i izmene strukture ozračene materije. Izlaganje živih organizama beta zračenju štetno je zazdravlje.[5]

Istorija[уреди|уреди извор]

Već 1900. bilo je poznato da jedan deoradioaktivnogzračenja može da skreće umagnetskom polju.E. Ruderfordje na osnovu ispitivanja prolaza radioaktivnih zraka kroz tanke listićealuminijumautvrdio da kod zračenjauranijumovihjedinjenja postoje dve vrste zraka. Onu vrstu zraka koje ne mogu da prođu kroz aluminijsku pločicu debljine 0,02 mm nazvao je alfa-česticama, a onu vrstu koja je prolazila i kroz deblje slojeve nazvao je beta-česticama. Iste godine francuski naučnikP. Vilardje otkrio i treću vrstu radioaktivnog zračenja, za koju se utvrdilo da ima veliku prodornu moć i da ne skreće u magnetskom polju, a nazvane sugama česticama.Na osnovu skretanja u magnetskom polju, utvrdeno je da alfa čestice imaju pozitivnielektrični naboj,a beta čestice negativan električni naboj.

Godine 1908. su Ruderford iH. Gajgermerenjem utvrdili da alfa čestice imaju dvostruki električni naboj, a da im je masa jednaka četverostrukoj masi atomavodonika.Kada alfa čestica privuče dva elektrona, ona prelazi u atomhelijuma.Iz toga je Ruderford zaključio da su alfa čestice ustvarijonihelijuma ili samoatomska jezgrahelijuma. Za beta čestice se utvrdilo da se u magnetnom i električnom polju ponašaju isto kao ikatodni zraciilielektroni.To znači da su beta-čestice ustvari elektroni velikih brzina, ali za razliku od elektrona u elektronskom omotaču atoma, nastaju iz atomskog jezgra.

Beta (minus) i beta (plus) raspad[уреди|уреди извор]

Glavni članak:Beta raspad

Za razliku odalfa raspada,kod beta raspada, pri kojem atomsko jezgro zrači elektron ili pozitron, ne dolazi do promeneatomske mase,već se samoatomski brojpoveća ili smanji za jedan ili atomska jezgra se pretvori (transmutira) u novihemijski element,koji je sledeći ili prethodni redni broj uperiodnom sistemu elemenata.[6]

Osim toga,eksperimentisu pokazali da elektroni koji nastaju prilikom beta raspada imaju različitebrzine,od nule do određene maksimalne vrednosti, a to znači da imaju neprekinutu ili kontinuiranu raspodelu energije. Sličan neprekinutispektarpokazuje i pozitron, koji nastaje kod beta (plus) raspada. Kada se govori o beta česticama, onda se misli i na beta (minus) - čestice i beta (plus) – čestice.

Budući da, prema kvantnoj teoriji, atomsko jezgro ima određene nivoe energije ilikvanteenergije, onda bi i beta čestice trebale imati određeni nivo ili kvant energije, a ne neprekinuti spektar energija. Iz toga se može zaključiti da energija beta čestica ne nastaje zbog prelaza iz jednog energetskog nivoa u drugi. Prema tome, beta raspad ne udovoljavazakonu o očuvanju energije,a eksperimeni su pokazali da i ne zadovoljava zakon o očuvanju momenta količine kretanja. Eksperimenti su doveli u sumnju osnovne zakone gradnje atomskog jezgra.

Neutrino[уреди|уреди извор]

Glavni članak:Neutrino

V. Paulije došao do zaključka da bi trebalo pretpostaviti postojanje jedne noveneutralne čestice,koja bi zajedno zračila s elektronom pri beta (minus) raspadu, čija je masa manja od mase elektrona u stanju mirovanja. Ovu česticu je Pauli nazvao neutrino, što naitalijanskom jezikuznači nešto što je malo i neutralno. Prema ovoj pretpostavci izlazi da je nastala energija pri beta raspadu raspodeljena na elektron ineutrino,tako da bi bio zadovoljen zakonu o očuvanju energije. Pretpostavka je bila i da neutrino odnosi ispinod 1/2, tako da i ukupna vrednost momenta količine kretanja bi bila jednaka 0 ili, čime bi bio zadovoljen i zakon o očuvanju momenta količine kretanja.

Na osnovu pretpostavki V. Paulija,E. Fermije razradio teoriju beta raspada. Po njojatomsko jezgrone sadrži slobodne elektrone i pozitrone, već samoprotoneineutrone(nukleone). Elektroni i pozitroni koje emituje atomsko jezgro, nastaju jedino kod beta raspada, usled pretvaranja neutrona u protone i protona u neutrone, slično kao što u atomu nemafotona,nego oni nastaju samo prilikom prelaska atoma iz jednog energetskog stanja u drugo. Mogućnost nastanka beta-čestica je uslovljeno stabilnošću atomskog jezgra. Energija koja nastaje prilikom beta raspada rasporeduje se na beta čestice i elektrone, odnosno pozitrone. Po toj teoriji postoje dve vrste neutrina: neutrino iantineutrino.

Neutrino je otkriven tek 1956, a otkrio ga jeameričkifizičarKlajd Kovan, prilikom proučavanjanuklearnih reakcijaunuklearnom reaktoru.JapanskifizičarH. Jukavasa saradnicima je predvideo 1936, da atomi bogati protonima u atomskom jezgru, mogu uhvatiti elektron iz prve K-ljuske elektronskog omotača, čime bi se proton promenio u neutron, uz istovremeno zračenje neutrina, što se nazivaelektronski zahvat.[7]

Svojstva beta čestica[уреди|уреди извор]

Brzinabeta čestica je različita za radioaktivne elemente iliradionuklide,a može iznositi od 75 000 do 298 000 [[metar|km]]/s,a to znači od 25% do 99%brzine svetlosti.Najveća brzina je izmerena kod beta-raspadaradijuma-226 i iznosi 99% brzine svetlosti. Kako se brzina nekih beta čestica približava brzinama svetlosti, tako im se imasapovećava premaposebnoj teoriji relativnosti.Eksperimenti su pokazali da masa elektrona postaje sve veća, kako im se brzina povećava, ili da su mase brzih elektrona veće od njihovih masa u mirovanju. To je bio ujedno i dokaz posebne teorije relativnosti.[8]

Energijebeta čestica daju neprekinuti ili kontinuiranispektar energijai iznose od 0,025 do 3,15 MeV.Postoji i manji deo beta-čestica koje nastaju naknadnim delovanjem u elektronskom omotaču elektrona i one dajulinijski spektarenergije. Istraživanja su pokazala da beta čestice imaju puno manju sposobnostjonizacijeplinova odalfa čestica,ali su im dometi puno veći, i do nekoliko metara (alfa-čestice imaju domet nekoliko centimetara). Beta čestice mogu prodreti krozolovnilim debljine 1 mm, ali ihaluminijumskilim debljine 3 mm upija (apsorbuje). Kod prolaza beta čestica kroz neku materiju može nastati izakočnorendgensko zračenje(nem.bremsstrahlung).

Beta (minus) raspad ili elektronsko zračenje (β−)[уреди|уреди извор]

Nestabilnaatomska jezgrakoja imaju višakneutronamogu spontano ostvariti beta (minus) raspad, gde se neutron raspada u proton, uz zračenje elektrona iantineutrina(elektronski antineutrino ili antičestica neutrina):

n → p + e-+ νe'

Beta (minus) raspad nastaje zbog delovanjaslabe nuklearne sile.Taj postupak se obično javlja u nuklearnim reaktorima, ako unuklearnom gorivuima nestabilnih atomskih jezgara s viškom neutrona.

Beta (plus) raspad ili pozitronsko zračenje (β+)[уреди|уреди извор]

Nestabilna atomska jezgra koja imaju višakprotonamogu spontano ostvariti beta (plus) raspad, gde se proton raspada u neutron, uz zračenje pozitrona i neutrina (elektronski neutrino ili antičestica neutrina):

p → n + e++ νe

Beta (plus) raspad se može dogoditi samo unutar atomskog jezgra, kojem jenuklearna energija vezanjanovonastalog hemijskog elementa iliizotopaveća od nuklearne energije vezanja hemijskog elementa iz kojeg je radioaktivni raspad započeo.

Galerija[уреди|уреди извор]

Reference[уреди|уреди извор]

  1. ^Lawrence Berkeley National Laboratory (9. 8. 2000).„Beta Decay”.Nuclear Wall Chart.United States Department of Energy.Архивирано изоригинала03. 03. 2016. г.Приступљено17. 1. 2016.
  2. ^[1][мртва веза]"Kemija I", chem.grf.unizg.hr, 2011.
  3. ^beta-čestica,[2]"Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2019.
  4. ^„Radiation Basics”.United States Nuclear Regulatory Com. 2017-10-02.
  5. ^Beta-zračenje (β-zrake),[3]"Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2019.
  6. ^[4]Архивирано2017-07-31 на сајтуWayback Machine"Od rude do žutog kolača", Nuklearna elektrana Krško, 2011.
  7. ^[5]Архивирано2017-02-05 на сајтуWayback Machine"4.1 FIZIKA NEK-a - Fisija", Nuklearna elektrana Krško, e-škola, 2011.
  8. ^[6][мртва веза]"Uvod u nuklearnu energetiku", Prof. dr. sc. Danilo Feretić, 2011.

Spoljašnje veze[уреди|уреди извор]

Beta česticaнаВикимедијиној остави.
Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Beta_čestica&oldid=25316058”