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β崩壊

辞書:科学用語の基礎知識 素粒子・用語編 (NPARTY)
読み:ベータ・ほうかい
外語:beta decay 英語 , β衰变 大陸簡体 , β衰變 台灣正體
品詞:名詞
2000/05/01 作成
2011/06/14 更新

崩壊の一種で、質量数を変えることなく、陽子中性子の変換が行なわれる現象。

β崩壊は、マクロな視点と、ミクロな視点で、様々に解釈することが可能である。

また、β崩壊は様々なモードがあり、よく知られるもので、次のようなものがある。

  • β崩壊
  • β+崩壊
  • 電子捕獲崩壊(EC崩壊)

同一の核種でも、複数の崩壊モードを持つものがある。それぞれは、一定の確率によって選択される。

β崩壊

β崩壊は、原子レベルで見ると、原子核中の中性子が電子(β粒子)と反電子ニュートリノを放出して陽子になる。このため原子は原子番号が一つ大きくなる。

通常は、安定核種よりも中性子数の多い核種で起こり、生じる核種(娘核種)は安定核種であることが多い。

核子レベルでは、β崩壊は次のように記述できる。

n → p+ + e + νe

クォークレベルで見ると、中性子(udd)のd(ダウンクォーク)からWウィークボソンが放出されてu(アップクォーク)へと変化し、結果として陽子(uud)となる。また放出されたWウィークボソンは崩壊によって反電子ニュートリノと電子となる。

クォークレベルでは、β崩壊は次のように記述できる。

d(1/3)− → u(2/3)+ + W

W → e + νe

d(1/3)− → u(2/3)+ + e + νe

β+崩壊

β+崩壊は、原子レベルで見ると、陽子が陽電子(β粒子)と電子ニュートリノを放出して中性子になる。このため原子は原子番号が一つ小さくなる。

通常は、安定核種よりも中性子数の少ない核種で起こり、生じる核種(娘核種)は安定核種であることが多い。

核子レベルでは、β+崩壊は次のように記述できる。

p+ → n + e+ + νe

クォークレベルで見ると、陽子(uud)のu(アップクォーク)からW+ウィークボソンが放出されてd(ダウンクォーク)へと変化し、結果として中性子(udd)となる。また放出されたW+ウィークボソンは崩壊によって電子ニュートリノと陽電子となる。

クォークレベルでは、β+崩壊は次のように記述できる。

u(2/3)+ → d(1/3)− + W+

W+ → e+ + νe

∴ u(2/3)+ → d(1/3)− + e+ + νe

電子捕獲崩壊(EC崩壊)

陽子が、軌道上の電子を捕獲吸収して中性子に変化し、その際に電子ニュートリノとX線(特性X線)を放つ現象。このため原子は原子番号が一つ小さくなる。

反応のメカニズムは異なるが、その結果は、β+崩壊と同様である。

p+ + e → n + νe

用語の所属
崩壊
関連する物質等
原子
中性子
陽子
ウィークボソン
ニュートリノ
クォーク
関連する用語
原子核
β線
電子
対消滅
α崩壊

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