Betasundrun

Betasundrun er form geislavirkar sundrunar, sem sendir frá sér betaeind (annað hvort rafeind eða jáeind). Þegar um er að ræða rafeind, er sundrunin kölluð "beta mínus" (β⁻), en þegar um er að ræða jáeind, er hún kölluð "beta plús" (β⁺).

Ferli

Í β⁻ sundrun, veldur veiki kjarnakrafturinn klofnun nifteindar í róteind, rafeind og andfiseind:

$\mathrm {n} \rightarrow \mathrm {p} +\mathrm {e} ^{-}+{\bar {\nu }}_{e}$

Í β⁺ sundrun, er róteind breytt í nifteind, jáeind og fiseind:

$\mathrm {orka} +\mathrm {p} \rightarrow \mathrm {n} +\mathrm {e} ^{+}+{\nu }_{e}$

Ólíkt β⁻ sundrun, getur β⁺ sundrun ekki gerst fyrir utan kjarna, því að massi nifteindar er meiri en massi róteindar. β⁺ sundrun getur því aðeins gerst í atómkjarna með háa bindiorku og fer sú orka beint í ferlið, sem breytir róteind í nifteind.

Ef róteindin og nifteindin eru hlutar atómkjarna, breyta þessi sundrunarferli einu frumefni yfir í annað. Til dæmis:

$\mathrm {{}^{1}{}_{55}^{37}Cs} \rightarrow \mathrm {{}^{1}{}_{56}^{37}Ba} +\mathrm {e} ^{-}+{\bar {\nu }}_{e}$ (β⁻ - Sesín breytist í Barín)

$\mathrm {~_{11}^{22}Na} \rightarrow \mathrm {~_{10}^{22}Ne} +\mathrm {e} ^{+}+{\nu }_{e}$ (β⁺ - Natrín breytist í Neon)

Saga

Rannsóknir á betahrörnun gáfu fyrstu vísbendinguna um tilvist fiseindar. Árið 1911 gerðu Lise Meitner og Otto Hahn tilraunir, sem sýndu fram á að orka rafeindar, sem varð til við betasundrun, hafði samfellt frekar en sundurlaust orkuróf. Þetta var sýnilega í mótsögn við lögmálið um varðveislu orkunnar, því að það virtist svo sem að orka tapaðist við betasundrun. Annað vandamál var það að eftir hrörnun varð spuni nitur-14 atóms einn, sem var í mótsögn við spá Ernest Rutherfords um spuna ½.

Í frægu bréfi, sem skrifað var af Wolfgang Pauli árið 1930, stakk hann upp á að betasundrun gæfi frá sér nýja rafhlutlausa eind, sem hann kallaði nifteind (enska: neutron), og að hún hefði hingað til einfaldlega ekki mælst. Árið 1931 endurskírði Enrico Fermi nifteindina og kallaði fiseind (enska: neutrino). Svo árið 1934 gaf hann út mjög árangursríkt líkan yfir betasundrun, þar sem fiseindir voru skapaðar.

Í sumum kjörnum er orkulega komið í veg fyrir betasundrun, og í sumum af þessum tilfellum getur kjarninn orðið fyrir tvívirkri betasundrun.

Betasundrun getur talist sem truflun eins og lýst er í skammtafræði, og fylgir því hinni Gullnu reglu Fermis.