Promieniowanie beta (promieniowanie β) - jeden z rodzajów promieniowania jonizującego wysyłanego przez promieniotwórcze jądra atomowe podczas przemiany jądrowej.

Promieniowanie beta powstaje podczas rozpadu beta, jest strumieniem elektronów lub pozytonów poruszających się z prędkością zbliżoną do prędkości światła. Promieniowanie beta jest silnie pochłaniane przez materię, przez którą przechodzi. Promieniowanie to jest zatrzymywane już przez miedzianą blachę.

Promieniowanie jonizujące

Z Wikipedii

Skocz do: nawigacji, szukaj

Promieniowaniem jonizującym nazywamy klasę obiektów atomowych i subatomowych wywołujących jonizację ośrodka materialnego, tj. oderwanie przynajmniej jednego elektronu od atomu lub cząsteczki albo wybicie go ze struktury krystalicznej.

Promieniowanie może jonizować materię dwojako: bezpośrednio lub pośrednio. Promieniowanie jonizujące bezpośrednio to obiekty posiadające ładunek elektryczny - jonizują głównie przez oddziaływanie kulombowskie. Najważniejsze przykłady: promieniowanie alfa (α, jądra helu; ładunek elektryczny +2e), promieniowanie beta (β±, elektron i antyelektron, ładunek elektryczny +1e, -1e, odpowiednio). Promieniowanie jonizujące pośrednio to promieniowanie składające się z obiektów nieposiadających ładunku elektrycznego. Jonizuje ono materię poprzez oddziaływania inne niż kulombowskie (np. rozpraszanie comptonowskie, efekt fotoelektryczny, kreację par pozyton - negaton). Najważniejsze przykłady: promieniowanie neutronowe (n), promieniowanie elektromagnetyczne (X, γ; o energiach wyższych od energii promieniowania ultrafioletowego).

Promieniowanie jonizujące, ze względu na jego destrukcyjne oddziaływanie z żywą materią, jest przedmiotem zainteresowania radiologii - w celu ochrony przed nim (ochrona radiologiczna), w celach leczniczych i diagnostycznych (radioterapia, medycyna nuklearna).

Substancje emitujące promieniowanie jonizujące nazywamy promieniotwórczymi.

Skutki biologiczne wywoływane przez dany rodzaj promieniowania jonizującego opisuje bezwymiarowa wielkość zwana współczynnikiem jakości Q (ang. Quality Factor, QF).

Promieniowanie jonizujące można wykrywać jedynie metodami pośrednimi. Detektory promieniowania jonizującego rejestrują zmianę energii promieniowania na formę mierzalną (reakcje chemiczne, światło, prąd elektryczny, ciepło).

Promieniowanie jonizujące jest stale obecne w środowisku człowieka, zawsze i wszędzie. Jest to spowodowane głównie wszechobecnością radioizotopów różnych pierwiastków w przyrodzie oraz promieniowaniem kosmicznym. Jest wysoce prawdopodobne, że naturalne promieniowanie jonizujące środowiska jest głównym sprawcą mutacji w genach organizmów żywych, czyli jednym z czynników ewolucyjnych, którym zawdzięczamy faunę i florę taką, jaką znamy.

Przemiany jądrowe to procesy zachodzące w jądrach atomowych w wyniku których powstają inne jądra atomowe.

Naturalne przemiany jądrowe opisuje tabelka. Przemiany jądrowe zachodzą też w wyniku pobudzenia jądra atomowego np. spalacja.

Rozpad beta to przemiana nukleonu w inny nukleon, zachodząca pod wpływem oddziaływania słabego. Wyróżniamy dwa rodzaje tego rozpadu: rozpad β ⁻ (beta minus) oraz rozpad β ⁺ (beta plus).

Rozpad β ⁻ polega na przemianie neutronu w proton poprzez emisję bozonu pośredniczącego W ⁻ przez jeden z kwarków d neutronu. W ⁻ rozpada się następnie na elektron i antyneutrino elektronowe według schematu:

Rozpad β ⁺ polega na przemianie protonu w neutron, jednak aby reakcja ta mogła zaistnieć konieczne jest dostarczenie energii z zewnątrz. Proton przemienia się w neutron poprzez emisję bozonu W ⁺ , który rozpada się na pozyton oraz neutrino elektronowe według równania:

Rozpad β ⁻ występuje częściej, ponieważ jest to przemiana cięższego neutronu w lżejszy proton. Może on więc zajść w próżni, w przeciwieństwie do rozpadu β ⁺ , który zachodzi tylko wewnątrz materii jądrowej.

W 1935 roku Maria Goeppert - Mayer przewidziała istnienie procesu podwójnego rozpadu beta, a 1939 roku Wolfgang Furry zaproponował istnienie podwójnego rozpadu beta bez emisji neutrin (tzw. podwójny bezneutrinowy rozpad beta)

Poniższy diagram Feynmana obrazuje rozpad β ⁻ :

Absorpcja promieniowania beta - proces pochłaniania promieniowania β, czyli strumienia elektronów lub pozytonów, przez napromieniowywaną substancję. Jest skutkiem oddziaływania promieniowania beta z materią: wzbudzania i jonizacji atomów, oddziaływania kulombowskiego z elektronami substancji, emisji promieniowania hamowania. Straty energii cząstek beta dzielimy zwykle na cześć kolizyjną (c, straconą w wyniku zderzeń) i radiacyjną (r, wypromieniowaną):

,
,

gdzie: W - energia potrzebna na wytworzenie pary jonów, I - liczba wytworzonych par jonów, Z - liczba atomowa pochłaniającej substancji, E - energia cząstki β, N - gęstość atomów substancji pochłaniającej.

Ze względu na małą masę elektronów i pozytonów, podczas absorpcji tracą one nie tylko energię, ale także zmienia się ich tor ruchu. Oznacza to, że wiązka równoległych cząstek beta po wniknięciu w substancję ulega znacznemu rozproszeniu, a każda z cząstek ma inny tor, często o bardzo różnej długości.

Należy także zaznaczyć, że tor antyelektronów (tzn. pozytonów) w normalnej substancji będzie zawsze dłuższy od toru elektronu. Jest to spowodowane jednoimiennością ładunków antyelektronu i jądra atomowego - odpychają się one powodując mniejszą utratę energii kinetycznej przez antyelektron. Pochłanianie antyelektronu w normalnej materii kończy się jego anihilacją przy zetknięciu z elektronem.

---