чем вызвано бета-излучение

β–излучение – это когда ядро атома испускает электрон или позитрон. Происходит это вот почему.

У каждого элемента существуют изотопы, то есть ядра с одинаковым же количеством протонов, но разным количеством нейтронов. Химически это один и тот же элемент, но физические свойства этих ядер различны.

Стабильность ядер различных изотопов зависит от того, насколько соотношение числа протонов и нейтронов близко к оптимальному. Для лёгких ядер оптимальное соотношение равно 1:1 (например, стабильное ядро углерода-12: 6 протонов и 6 нейтронов) , для ядер из середины таблицы Менделеева – примерно 1:1.4 (лантан-139: 57 протонов и 82 нейтрона) , для тяжёлых ядер – 1:1.6 (уран-238: 92 протона, 146 нейтронов) .

Если в ядре имеется недостаток или избыток нейтронов, ядро становится нестабильным и происходит его β-распад. Он бывает двух видов. При избытке нейтронов один из них превращается в протон, испуская электрон и антинейтрино (распад β–). При недостатке нейтронов один из протонов превращается в нейтрон, испуская позитрон и нейтрино (распад β+). Как видите, β-распад всегда приводит к тому, что соотношение числа нейтронов и протонов становится ближе к оптимальному. Это своего рода обратная связь, которая стремится превратить нестабильное ядро в стабильное.

В природе β-радиоактивность чаще всего обусловлена естественным распадом долгоживущих радиоактивных изотопов урана.

Большое количество β–радиоактивных ядер возникает при ядерных взрывах, при которых делятся ядра тяжёлых элементов (урана или плутония) . Вот, например, один из вариантов деления ядра урана-235:

U-235 + n = La-144 + Br-89 + 3n

Как я уже говорил, в ядрах тяжёлых элементов соотношение числа нейтронов и протонов больше, чем в ядрах средней массы, поэтому при делении ядра урана возникают ядра с сильным избытком нейтронов. Например, у La-144 избыток в 5 нейтронов по сравнению со стабильным La-139, у Br-89 – избыток 8 нейтронов по сравнению со стабильным Br-81. Все эти ядра β– радиоактивные.