Двойной захват электрона
| Ядерная физика |
|---|
 |
Двойной захват электрона — это форма распада атомного ядра . [1] Для нуклида ( A , Z ) с числом нуклонов A и атомным номером Z двойной захват электрона возможен только в том случае, если масса нуклида ( A , Z −2) меньше.
В этом режиме распада два орбитальных электрона захватываются в результате слабого взаимодействия двумя протонами ядра, образуя два нейтрона ( два нейтрино при этом испускаются ). Поскольку протоны заменяются нейтронами, число нейтронов увеличивается на два, а число протонов Z уменьшается на два, а атомное массовое число А остается неизменным. В результате, уменьшая атомный номер на два, двойной захват электронов превращает нуклид в другой элемент . [2]
Пример:
130
56 Нет
+ 2
и −
→ 130
54 транспортных средства
+ 2
н
и
Редкость
[ редактировать ]В большинстве случаев этот режим распада маскируется другими, более вероятными режимами с участием меньшего количества частиц, такими как захват одиночного электрона . Когда все остальные моды «запрещены» (сильно подавлены), основным режимом распада становится двойной электронный захват. Существует 34 встречающихся в природе ядра, которые, как полагают, подвергаются двойному захвату электронов, но этот процесс был подтвержден наблюдением распада только трех нуклидов: 78
36 Кр , 124
54 Xe и 130
56 Нет. [3]
Одна из причин заключается в том, что вероятность двойного захвата электрона чрезвычайно мала; период полураспада для этого режима значительно превышает 10 20 годы. Вторая причина заключается в том, что единственные обнаруживаемые частицы, создаваемые в этом процессе, — это рентгеновские лучи и оже-электроны , испускаемые возбужденной атомной оболочкой. В диапазоне их энергий (~1–10 кэВ ) фон обычно высокий. Таким образом, экспериментальное обнаружение двойного захвата электрона сложнее, чем обнаружение двойного бета-распада .
Двойной захват электрона может сопровождаться возбуждением дочернего ядра. Его девозбуждение, в свою очередь, сопровождается излучением фотонов с энергиями в сотни кэВ. [ нужна ссылка ]
Моды с позитронной эмиссией
[ редактировать ]Если разница масс между материнским и дочерним атомами превышает две массы электрона (1,022 МэВ ), выделяемой в процессе энергии достаточно, чтобы обеспечить другой режим распада, называемый захватом электрона с испусканием позитрона . Это происходит наряду с двойным захватом электронов, степень их ветвления зависит от свойств ядра.
Когда разница масс превышает четыре массы электронов (2,044 МэВ), допускается третий режим, называемый двойным распадом позитрона . Только шесть встречающихся в природе нуклидов ( 78 Кр, 96 Ру, 106 компакт-диск, 124 Машина, 130 Ба, и 136 Ce) плюс неизначальное 148 Б-г и 154 Dy может энергетически распадаться одновременно по этим трем режимам. [4] [5] [6]
Безнейтринный двойной электронный захват
[ редактировать ]Описанный выше процесс с захватом двух электронов и испусканием двух нейтрино (двунейтринный двойной электронный захват) разрешен Стандартной моделью физики элементарных частиц : никакие законы сохранения (в том числе сохранение лептонного числа ) не нарушаются. Однако если лептонное число не сохраняется или, что то же самое, нейтрино является собственной античастицей , может произойти другой вид процесса: так называемый безнейтринный двойной электронный захват. В этом случае два электрона захватываются ядром, но нейтрино не испускаются. [7] Выделяющаяся при этом энергия уносится внутренним тормозным гамма-квантом .
Пример:
130
56 Нет
+ 2
и −
→ 130
54 транспортных средства
Этот режим распада никогда не наблюдался экспериментально, и он противоречил бы Стандартной модели если бы он был обнаружен, .
См. также
[ редактировать ]- Двойной бета-распад
- Безнейтринный двойной бета-распад
- Бета-распад
- Нейтрино
- Излучение частиц
- Радиоактивный изотоп
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Хирш, М.; и др. (1994). «Расчет структуры ядра β + б + , б + Элементы матрицы распада /EC и EC/EC». Journal of Physics A. 347 ( 3): 151–160. Bibcode : 1994ZPhyA.347..151H . doi : 10.1007/BF01292371 . S2CID 120191487 .
- ^ Абэ, К.; Хираиде, К.; Ичимура, К.; Кисимото, Ю.; Кобаяши, К.; Кобаяши, М.; Морияма, С.; Накахата, М.; Норита, Т.; Огава, Х.; Сато, К. (01 мая 2018 г.). «Улучшенный поиск двойного электронного захвата двумя нейтрино на 124Xe и 126Xe с использованием идентификации частиц в XMASS-I» . Успехи теоретической и экспериментальной физики . 2018 (5). arXiv : 1801.03251 . дои : 10.1093/ptep/pty053 .
- ^ Ауди, Г.; Кондев, ФГ; Ван, М.; Хуанг, WJ; Наими, С. (2017). «Оценка ядерных свойств NUBASE2016» (PDF) . Китайская физика C . 41 (3): 030001. Бибкод : 2017ChPhC..41c0001A . дои : 10.1088/1674-1137/41/3/030001 .
- ^ Кампани, Алиса; Домпе, Валентина; Фантини, Гвидо (2021). «Состояние и перспективы поиска редких распадов изотопов теллура» . Вселенная . 7 (7): 212. Бибкод : 2021Унив....7..212C . дои : 10.3390/universe7070212 . hdl : 11573/1557551 .
- ^ Рен, Юэцзяо Рен, Чжунчжоу (15 ноября 2014 г.) «Период полураспада двойного β». + -распад с двумя нейтрино». Nuclear Physics . 58 (2015): 1–4. arXiv : 1501.01374 . doi : 10.1007/s11433-014-5625-8 .
- ^ Жэнь, Чжунчжоу (10 января 2015 г.). Закон двойного периода полураспада β-распада с двумя нейтрино (PDF) . Границы адрона и ядерной физики (FHNP'15).
- ^ Бернабеу, Дж.; де Рухула, А.; Ярлског, К. (15 августа 1985 г.). «Безнейтринный двойной захват электрона как инструмент измерения массы электронного нейтрино» (PDF) . Ядерная физика Б . 223 (1): 15–28. Бибкод : 1983НуФБ.223...15Б . дои : 10.1016/0550-3213(83)90089-5 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Априле, Э.; и др. (апрель 2019 г.). «Радиоактивность обнаружена за период полураспада один раз в триллионе вселенных» . Наука. Арс Техника . 568 (7753): 532–535. arXiv : 1904.11002 . дои : 10.1038/s41586-019-1124-4 . ПМИД 31019319 . S2CID 186243086 .