Betapastråling i det tomme rum – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Fysik > Betapastråling i det t...

20. november 2008

Betapastråling i det tomme rum

Hej Malte 
Min ven og jeg kommer fra 9.B på Ny Holte Skole, og vi har et spørgsmål om "ustabilitet" i atomers tiltrækningskraft.

Forstil dig at man havde et atom i et tomt rum (hvor der kun var det ene atom). Hvis det atom udsender Beta-minus stråling, og afgiver et elektron, som man opsamler så det ikke kobler sig til atomet igen, vil den positive energi fra kerne være kraftigere end den negative energi fra elektronerne, og dermed "trække" dem ind til kernen?

Atomet bliver vel til en Ion, men hvis den er det i lang tid, så må den ustabile tiltrækningskraft på et tidspunkt trække elektronen ind i kernen.
 
Med venlig hilsen
M og F

Det er et meget teoretisk problem I har stillet. En betapartikel er en elektron der udskydes fra kernen. Samtidigt udskydes en neutral partikel der hedder en antineutrino. Det der sker er, at en neutron i kernen omdannes til en proton ved denne proces.

Kernen bliver omdannet til kernen oven over (et nummer højere) i det periodiske system, idet den får en positiv ladning mere, desuden bliver den en ion. Normalt vil elektronen ionisere og blive indfanget og kernen indfanger en elektron, så den igen er neutral. Da der udsendes to partikler, som deles om energien, har betapartiklen ikke en bestemt energi, men en energifordeling.

Antager vi, at betapartiklen får al energi, altså har den maksimalt mulige energi, og ser vi bort fra videregående fysik som kvantemekanik, relativitetsteori mm. efter processen, er det et simpelt problem, en elektron med -1 elektronladning i forhold til en atomkerne men +1 elektronladning. Størrelsen af elektronladningen er numerisk 1,602 * 10 -19 C (C er coulomb eller ampere gange sekunder, det er en enhed i samme system som kg, meter og sekund).

Ser man i tabeller viser det sig, at de største ß energier er af størrelsesorden E = 15 MeV (megaelektronvolt, 1 elektronvolt er det arbejde eller den energi, der kræves, for at flytte en elektron over et spændingsfald på 1 volt).

Når to ladninger flyttes væk fra hinanden, udføres der et arbejde. Regner man ud, hvor stor energi en elektron får ved at falde fra det uendeligt fjerne til atomkernens overflade, får man afhængigt af hvor stor man regner med at kernen er nogen få MeV (som altså er en energi, ikke en spænding).

Der er en mængde ß - henfald i naturen med lavere energi, de falder tilbage til atomet, de der har højere energi forsvinder for evigt. Begge løsninger kan altså forekomme men der er mange ß - henfald med lavere energi end den anførte også fordi energien normalt deles med antineutrinoen.

Med venlig hilsen
Malte Olsen