beta-henfall

Ved beta-henfall sendes beta-partikler ut av en atomkjerne, slik at kjernens atomnummer endres med én enhet mens nukleontallet er uendret. Beta-partikler et et fellesnavn for elektroner og positroner.

Prosessen forklares ved at et nøytron i kjernen spaltes til et proton og et elektron, eller at et proton spaltes til et nøytron og et positron. Den siste prosessen kan ikke skje for et fritt proton fordi protonet er litt lettere enn nøytronet. Et proton inni en kjerne kan derimot spaltes på denne måten når bindingsenergien til atomet er høyere etter reaksjonen enn før.

I tillegg til ovennevnte partikler sendes også et nøytrino ut ved beta-henfall. Tilstedeværelsen av nøytrinoet i beta-henfall ble oppdaget ved at det utsendte elektronet eller positronet kunne ha ulike energiverdier innenfor et spekter.

I 1930 foreslo Wolfgang Pauli at dette kunne forklares dersom det sammen med elektronet (eller positronet) også blir sendt ut en nøytral partikkel, kalt nøytrino med spinn ½. På denne måten kan bevaringssatsene for energi og spinn tilfredsstilles.Enrico Fermi viste ut i fra denne hypotesen at den energifordelinga en kunne beregne stemte med den observerte.

Beta-henfall kan også beskrives på kvarknivå, ved at en d-kvark omdannes til en u-kvark, et elektron og et nøytrino (nærmere bestemt et anti-elektronøytrino), eller at en u-kvark omdannes til en d-kvark, et positron og et (elektro-)nøytrino. En kan også observere den motsatte prosessen av beta-henfall, nemlig beta-innfanging, der et elektron fanges inn av kjernen og at det sendes ut et nøytrino.

Beta-henfall og beta-innfanging foregår via svak vekselvirkning. En har funnet at i beta-henfall (og -innfanging) er speilingssymmetri (paritetssymmetri) og ladningssymmetri brutt, til forskjell fra sterk og elektromagnetisk vekselvirkning.