Bèta-verval is wanneer een onstabiele atoomkern (radioactief) vervalt door een bètadeeltje uit te zenden; als het bètadeeltje een elektron is, is het β– verval, en wanneer een positron, β+ verval.
Bètastralen, als een duidelijk onderdeel van de stralen die in radioactiviteit worden afgegeven, werden in 1899 door Rutherford ontdekt, slechts een paar jaar nadat de radioactiviteit zelf was ontdekt (in 1896). Dit is echter bèta minus verval… de ontdekking van bèta plus verval (door Irène en Frédéric Joliot-Curie, in 1934) kwam na de ontdekking van het positron (in kosmische straling, in 1932) en de (toenmalige) controversiële 'uitvinding' van het neutrino (door Pauli, in 1931) om rekening te houden met het continue energiespectrum van elektronen bij bèta-verval. Het was ook in 1934 dat Fermi - in het Italiaans en Duits (de natuur vond het idee te speculatief !!) - zijn theorie van bèta-verval publiceerde (voor meer informatie hierover, bekijk deze Hyperphysics-pagina).
Bij beta minus verval verandert een neutron in een proton, antineutrino en elektron; deze conversie is te wijten aan de zwakke interactie (of zwakke kracht) ... een down-quark (in het neutron) wordt een up-quark en zendt een W uit– boson (een van de drie bosonen die de zwakke interactie tot stand brengen), die vervolgens in een elektron en een antineutrino vervallen.
Beta plus verval - ook bekend als invers beta-verval - omvat de omzetting van een proton in een neutron, positron en neutrino.
Dus waarom vervallen geïsoleerde neutronen (maar die in stabiele kernen en die in neutronensterren niet)? En waarom zijn geïsoleerde protonen stabiel, maar die in bepaalde radioactieve kernen niet? Het komt allemaal neer op energie ... als de ene staat (bijvoorbeeld een geïsoleerd neutron) een hogere energie heeft dan een andere (proton plus elektron plus antineutrino), dan vervalt de eerste in de tweede (het baryon-nummer van de twee staten moet hetzelfde zijn , idem lepton-nummer, enzovoort).
Er is ook een zeldzaam dubbel bèta-verval, waarbij twee bètadeeltjes worden uitgestoten; het is waargenomen, in sommige onstabiele isotopen, zoals voorspeld. Er is één soort dubbel bèta-verval - neutrino-loos dubbel bèta-verval genoemd (de afbeelding hierboven is van het COBRA-project, een studie hiervan) - dat intens wordt bestudeerd (hoewel een dergelijk verval nog niet is waargenomen), omdat het is mogelijk een van de weinige gemakkelijk te openen vensters in de natuurkunde buiten het standaardmodel (zie deze WIPP-pagina voor meer informatie).
Berkeley Lab heeft een mooie gids voor de nucleaire wandkaart (ondertiteld "Je hoeft geen kernfysicus te zijn om nucleaire wetenschap te begrijpen"!) Over bèta-verval, en deze pagina van de Universiteit van Ohio - Alpha en bèta-verval - zet meer technisch vlees op het blote overzicht.
Het verleggen van de beleefde grenzen van wetenschap over donkere materie is een Space Magazine-verhaal dat een tangentiële verwijzing heeft naar bèta-verval (het staat in de reacties!).
Zijn er relevante Astronomy Cast-afleveringen? Zeker! Nucleosynthese: elementen van sterren, de sterke en zwakke nucleaire krachten en antimaterie.
Bron:
Wikipedia
