Beta henfald – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

31. august 2014

Beta henfald

Hej Spørg om Fysik
Jeg har længe haft tænkt over, at når et atom udsender en betastråle, så er det jo en neutron der bliver lavet om til en proton + en elektron! som bliver sendt ud. Atomet skifter grundstof-nummer, da der er kommet en ekstra proton, men burde atomet så ikke få en positiv ladning, da elektronen bliver sendt afsted?

Med venlig hilsen
E L

Det er rigtigt, at ved et betahenfald omdannes en af en atomkernes neutroner til en proton, og der udsendes en beta- partikel (en elektron). Protonen har en positiv ladning af samme størrelse som elektronens negative. Der er altså i alt ladningsbevarelse i henfaldet, ladningerne er bare ikke samme sted.

Kalium (i glasampul så det ikke angribes af vand og luftens ilt)

Atomer får en positiv ladning mere end før, og som du skriver, bliver grundstofnummeret altså et trin højere. F.eks. har vi alle i os 4019K som indeholdes i naturligt kalium (0,0119 %), og som henfalder ved et beta-henfald til 4020Ca, en Calsiumisotop, som er stabilt. Halveringstiden er 1,4*109 år.

Nu der er ingen problemer for Ca- kernen i at få den manglende elektron, idet betastrålingen jo er energirig, elektronen kommer ud med stor energi, den er 1,4 MeV ( 1,4 millioner elektronvolt, en elektronvolt er den energi en stilleliggende elektron får ved at blive accelereret af et spændingsfald på 1 V).

Under passagen igennem luften ioniserer betapartiklen nogen af luftens molekyler, og der dannes i sporet 10-tusindevis af positive og negative partikler, så der er masser af ladninger til rådighed. Desuden kommer der ved betahenfald ofte gammastråling, som også ioniserer luften i nærheden.

Cherenkovstråling i en atomreaktor med vand. Det blå lys kommer fordi betapartiklerne bevæger sig med større hastighed end lyshastigheden i vandet. Det er analogt med et overlydsbrag fra en jetjager.

Endeligt kommer der en elektronneutrino som er meget vanskelig at detektere.

Altså det der sker, er en kerneomdannelse, og derefter bliver atomet igen neutralt, ved indfangning af en af de mange elektroner i nærheden. Da der i hele processen er lige mange positive og negative ladninger, er der ladningsbevarelse, og det hele ender i princippet som et neutralt område.

Med venlig hilsen
Malte Olsen