Spørgsmål om Betahenfald – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Fysik > Spørgsmål om Betahenfald

14. februar 2011

Spørgsmål om Betahenfald

Hej Spørg om Fysik
Jeg har nogle spørgsmål vedr. beta-henfald. Ved et beta-minus henfald omdannes en af neutronens downkvarker til  en upkvark. 

a) Er det således, at ved et beta-plus henfald omdannes en af protonens upkvarker til en downkvark?

b) Kan man forklare disse beta-henfald matematisk således:

Beta-minus:  - 1/3 * e  -  (- 3/3 * e)  =  + 2/3 *e  ????

og

Beta-plus:   + 2/3 *e  -  (+ 3/3 * e)  =  - 1/3  * e  ???

c) Er det således at ved K-indfangning, er det en af protonens up-kvarker,  der indfanger den negative ladning og herved omdannes til en  down-kvark?

d)  Kan denne K-indfangning forklares matematisk således:

  + 2/3 * e  +  ( - 3/3 * e )  =  - 1/3  * e  ????

e) Kan man ( måske forenklet) opfatte  en kvark opbygget af en mængde af positive og negative ladninger, hvor der samlet set for en down-kvarks vedkommende er en 1/3 flere negative ladninger end der er positive , og for en up-kvarks vedkommende er 2/3 flere positive ladninger end der er negative????

Hvis nej, hvorledes kan man så visualisere - "billedelig- gøre"  beta-minus, beta-plus og K- indfangning? Hvis disse meget komplekse hændelser i naturen, kan forenkles til dette - vil det gøre det lettere for mig som fysik/kemi lærer, at forklare 9 og 10 klasser om radioaktive henfald.

Det lille billede på forrige side (og her til højre): Ved betahenfald kommer der en betapartikel (elektron) og en antineutrino fra kernen.

Med venlig hilsen
S H

Beta-henfald

Ja, beta-henfald er en kerne-process der kan skrives  →  p + e- + νanti

Altså neutron går til proton plus elektron plus anti-neutrino

På det fundamentale niveau er det ganske rigtigt en down-kvark (elektrisk ladning -1/3 e) som bliver til en up-kvark (elektrisk ladning +2/3 e) og på dette niveau skyldes enhver process udveksling af "kraftbærende partikler", i dette tilfælde en W+- boson, som visualiseres ved hjælp af Feynman-diagrammer:

Her går tiden opad og vi ser en d-kvark udsende en W-minus, som omgående bliver til en elektron og en anti-neutrino. Det forklarer samtidigt hvorfor man kalder beta-henfald for en "svag vekselvirkning". Processen er svag (dvs sjælden) fordi W bosonen er meget tung (80 gange protonens masse).

I et beta+ henfald skal du bare bytte om på n og p. Her udsender en up-kvark en W-plus, som omgående bliver til en positron og en neutrino.

I K-capture vender du så at sige bare pilen på tidsaksen. Her kommer en electron ind i diagrammet nedefra. Den udsender en W-minus og bliver herved til en neutrino (ikke anti-neutrino denne gang). W-minus bliver absorberet af en u-kvark, der herved bliver til en d-kvark.

Med venlig hilsen
Peter Hansen