Il decadimento beta è quando un nucleo atomico instabile decade (radioattivamente) emettendo una particella beta; quando la particella beta è un elettrone, è β– decadimento e quando un positrone, β+ decadimento.
I raggi beta, come componente distinta dei raggi emessi dalla radioattività, furono scoperti da Rutherford, nel 1899, pochi anni dopo la scoperta della radioattività stessa (nel 1896). Tuttavia, questo è il decadimento beta meno ... la scoperta del decadimento beta più (di Irène e Frédéric Joliot-Curie, nel 1934) avvenne dopo la scoperta del positrone (nei raggi cosmici, nel 1932) e la (allora) controversa "invenzione" del neutrino (di Pauli, nel 1931) per tenere conto dello spettro di energia continuo degli elettroni nel decadimento beta. Fu anche nel 1934 che Fermi pubblicò - in italiano e in tedesco (la natura considerava l'idea troppo speculativa !!) - la sua teoria del decadimento beta (per maggiori dettagli su questo, dai un'occhiata a questa pagina di Hyperphysics).
Nel decadimento beta meno, un neutrone si trasforma in un protone, un antineutrino e un elettrone; questa conversione è dovuta all'interazione debole (o forza debole) ... un quark down (nel neutrone) diventa un quark up ed emette un W– bosone (uno dei tre bosoni che mediano l'interazione debole), che poi decade in un elettrone e un antineutrino.
Il decadimento beta plus - noto anche come decadimento beta inverso - comporta la conversione di un protone in neutrone, positrone e neutrino.
Quindi perché i neutroni isolati decadono (ma quelli nei nuclei stabili e quelli nelle stelle di neutroni non lo fanno)? E perché i protoni isolati sono stabili, ma quelli in alcuni nuclei radioattivi no? Dipende tutto dall'energia ... se uno stato (un neutrone isolato, diciamo) ha un'energia maggiore di un altro (protone più elettrone più antineutrino), allora il primo decadrà nel secondo (il numero barionico dei due stati deve essere lo stesso , idem lepton number e così via).
Vi è anche un raro decadimento della doppia beta, in cui vengono emesse due particelle beta; è stato osservato, in alcuni isotopi instabili, come previsto. Esiste un tipo di doppio decadimento beta - chiamato doppio decadimento senza neutrini beta (l'immagine sopra è tratta dal Progetto COBRA, uno studio di questo) - che viene studiata intensamente (anche se non è stato ancora osservato tale decadimento), perché potrebbe essere una delle pochissime finestre aperte sulla fisica oltre il Modello standard (vedi questa pagina WIPP per maggiori dettagli).
Berkeley Lab ha una guida ordinata al diagramma nucleare (sottotitolato "Non è necessario essere un fisico nucleare per comprendere la scienza nucleare“!) Sul decadimento beta, e questa pagina dell'Università dell'Ohio - decadimento alfa e beta - mette più carne tecnica sulle ossa della visione generale.
Spingere i cortesi confini della scienza su Dark Matter è una storia di Space Magazine che ha un riferimento tangenziale al decadimento beta (è nei commenti!).
Ci sono episodi rilevanti di Astronomia Cast? Sicuro! Nucleosintesi: elementi da stelle, forze nucleari forti e deboli e antimateria.
Fonte:
Wikipedia
