קריעה רדיואקטיבית

שלושה סוגי קרינה

• גרעין לא יציב משתקם על ידי פליטת קרינה.
• ישנם שלושה סוגים — אלפא, בטא וגמא — והם מתנהגים בצורה שונה מאוד.
• הבחנה ביניהם היא ליבת הנושא הזה.

מה כל אחד מהם הוא

• α: גרעין הליום ($^{4}_{2}\alpha$), מטען $+2e$, מסה $\approx 4\ \text{u}$.
• β: אלקטרון מהיר ($\beta^{-}$) או פוזיטרון ($\beta^{+}$), מטען $\mp e$, מסה זניחה.
• γ: פוטון בעל אנרגיה גבוהה, ללא מטען, ללא מסה.

חדירה ויון

• α: נעצר על ידי נייר; יוניזציה חזקה.
• β: נעצר על ידי מעט מ"מ אלומיניום.
• γ: מצטמצם רק על ידי עופרת עבה; יוניזציה חלשה.

בשדה חשמלי

• השדה דוחף מטענים: α מוטה כלפי הפלטה השלילית, β$^{-}$ בכיוון ההפוך, γ בכלל אינו מוטה.
• הכוח הוא $F = Eq$, כך ש-α מרגיש כוח כפול של β — אך המסה שלו גדולה באלפים פעמים, ולכן הוא מתעקם הרבה פחות.
• אותו חוק לכל שני חלקיקים טעונים בשדה זהה: השוו את הכוחות לפי המטען, את התאוצות לפי $\dfrac{q}{m}$.

אנטי-חלקיקים וניטרינו

• לכל חלקיק יש אנטי-חלקיק — אותה מסה, מטען הפוך (הפוזיטרון הוא האנטי-אלקטרון).
• פיענוח בטא פולט תמיד גם (אנטי)ניטרينو: ללא מסה כמעט, ללא מטען, קשה מאוד לגלות.

מדוע β רציף

• קרינת α מחלקת אנרגיה בין שני חלקיקים → ל-α יש אנרגיה קבועה אחת (דיסקרטית).
• קרינת β מחלקת אנרגיה בין שלושה (עם הניטרינו) → אנרגיות β נעות מאפס ועד למקסימום (רציפות).

משוואות דעיכה

• α: $^{A}_{Z}\text{X} \to {}^{A-4}_{Z-2}\text{Y} + {}^{4}_{2}\alpha$.
• β$^{-}$: $^{A}_{Z}\text{X} \to {}^{A}_{Z+1}\text{Y} + {}^{0}_{-1}\beta + \bar{\nu}_{e}$ (נוטרון הופך לפרוטון).
• β$^{+}$: $^{A}_{Z}\text{X} \to {}^{A}_{Z-1}\text{Y} + {}^{0}_{+1}\beta + \nu_{e}$ (פרוטון הופך לנוטרון).

דוגמה פתורה: ניטרוגן-12 ושדה חשמלי

הבנתך מושלמת