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Β衰变

指数 Β衰变

貝塔--衰變(beta decay,即β--衰变)是放射性原子核放射电子(β粒子)和中微子而转变为另一种核的过程。.

13 关系: 原子核半衰期反中微子吴健雄宇称不守恒亨利·贝可勒尔弱相互作用约瑟夫·汤姆孙电子欧内斯特·卢瑟福放射性

原子核

原子核(德语:Atomkern,英语:Atomic nucleus)是原子的组成部分,位于原子的中央,占有原子的大部分质量。組成原子核的有中子和質子。当周围有和其中质子等量的电子围绕时,构成的是原子。原子核極其渺小,如果将原子比作一座大廈,那麼原子核只有大廈裡的一張桌子那麼大。.

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半衰期

半衰期(Half-life)是指某種特定物質的浓度经过某种反应降低到剩下初始时一半所消耗的時間,半衰期是研究反应动力学的一个容易测定的重要参数,数学上可以证明,只有一级反应的半衰期是恒定的数值,且知悉一个一级反应的半衰期便可以计算出该反应的所有动力学参数,所以人们通常只关心一级反应的半衰期。常见的一级反应有:放射性核素的衰变、一级化学反应、药物在体内的吸收和代谢等。.

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反中微子

物理学里,反中微子,中微子的反物质,是核反应β衰變产生出来的中性粒子.

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吴健雄

吴健雄(Chien-Shiung Wu;),美籍华裔物理学家,在核物理学领域卓有贡献。在曼哈顿计划中,她参与研究了如何利用气体扩散法分离铀的两种同位素,铀-235与铀-238。其最著名的一项工作是利用实验方法验证宇称不守恒。这项工作令其同事李政道与杨振宁获得1957年的诺贝尔物理学奖,并令其本人获授1978年首次颁发的沃尔夫物理学奖。吴健雄在实验物理学方面的造诣常令人将她与居里夫人相提并论。她常被人称作是“中國的居里夫人”、“物理研究的第一女士”、“核子研究的女王”以及“世界最傑出女性實驗物理學家”。.

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宇称不守恒

宇稱不守恆原理,又称P破壞或P不守恒,是當代物理学的一個重要原理,由物理学家楊振寧與李政道於1956年提出。相對於宇稱守恆在弱相互作用中不成立而推論宇稱守恆不成立。.

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亨利·贝可勒尔

亨利·贝可勒尔(Henri Becquerel,),法国物理学家。因发现天然放射性现象,与居里夫妇一同获得1903年诺贝尔物理学奖。 受伦琴发现X-射线的启发,貝可勒爾在研究鈾和鉀的雙硫酸鹽的磷光现象。他讓這兩樣材料曝露於陽光,然後用黑紙把曝光過的材料和感光底片包在一起。一段時間后,沖洗底片,底片上顯示出鈾晶體的影像。貝可勒爾推测:「材料所發出的磷光射线能穿過不透光的紙張」。剛開始時他以為是晶体吸收太陽的能量,然後發出X射線。 在1896年2月26日和2月27日,貝可勒爾本打算把包好的鈾和感光底片曬太陽,但巴黎多云,阳光时断时续,没有达到理想的实验效果,于是他把材料送回抽屜避光保存。之后几天都是阴天,也未能进行阳光激发实验。到了3月1日他沖洗底片,因为阳光激发的时间不长,所以他预计磷光强度会很弱,只能看到模糊的影像,想不到卻看到非常清晰的影像,使他大為驚訝。进一步的实验显示:鈾不需要外來的能源如陽光也能發射輻射,因此他發現了放射性,從材料中自發的發出輻射。.

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弱相互作用

弱相互作用(又稱弱力或弱核力)是自然的四種基本力中的一種,其餘三種為強核力、电磁力及万有引力。次原子粒子的放射性衰變就是由它引起的,恆星中一種叫氫聚變的過程也是由它啟動的。弱相互作用會影響所有費米子,即所有自旋為半奇數的粒子。 在粒子物理學的標準模型中,弱相互作用的理論指出,它是由W及Z玻色子的交換(即發射及吸收)所引起的,由於弱力是由玻色子的發射(或吸收)所造成的,所以它是一種非接觸力。這種發射中最有名的是β衰變,它是放射性的一種表現。重的粒子性質不穩定,由於Z及W玻色子比質子或中子重得多,所以弱相互作用的作用距離非常短。這種相互作用叫做“弱”,是因為β衰變發生的機率比強交互作用低很多,表示它的一般強度比電磁及強核力弱好幾個數量級。大部份粒子在一段時間後,都會通過弱相互作用衰變。弱相互作用有一種獨一無二的特性——那就是夸克味變——其他相互作用做不到這一點。另外,它還會破壞宇稱對稱及CP對稱。夸克的味變使得夸克能夠在六種“味”之間互換。 弱力最早的描述是在1930年代,是四費米子接觸相互作用的費米理論:接觸指的是沒有作用距離(即完全靠物理接觸)。但是現在最好是用有作用距離的場來描述它,儘管那個距離很短。在1968年,電磁與弱相互作用統一了,它們是同一種力的兩個方面,現在叫電弱相互作用。 弱相互作用在粒子的β衰變中最為明顯,在由氫生產重氫和氦的過程中(恆星熱核反應的能量來源)也很明顯。放射性碳定年法用的就是這樣的衰變,此時碳-14通過弱相互作用衰變成氮-14。它也可以造出輻射冷光,常見於超重氫照明;也造就了β伏這一應用領域(把β射線的電子當電流用)。.

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约瑟夫·汤姆孙

约瑟夫·汤姆孙爵士,OM,FRS(Sir Joseph John Thomson,,簡稱J.J.Thomson),英国物理学家,电子的发现者。.

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电子

电子(electron)是一种带有负电的次原子粒子,通常标记为 e^- \,\!。電子屬於轻子类,以重力、電磁力和弱核力與其它粒子相互作用。轻子是构成物质的基本粒子之一,无法被分解为更小的粒子。电子带有1/2自旋,是一种费米子。因此,根據泡利不相容原理,任何兩個電子都不能處於同樣的狀態。电子的反粒子是正电子(又称正子),其质量、自旋、帶电量大小都与电子相同,但是电量正負性与电子相反。電子與正子會因碰撞而互相湮滅,在這過程中,生成一對以上的光子。 由电子與中子、质子所组成的原子,是物质的基本单位。相对于中子和质子所組成的原子核,电子的质量显得极小。质子的质量大约是电子质量的1836倍。当原子的电子数与质子数不等时,原子会带电;称該帶電原子为离子。当原子得到额外的电子时,它带有负电,叫阴离子,失去电子时,它带有正电,叫阳离子。若物体带有的电子多于或少于原子核的电量,导致正负电量不平衡时,称该物体带静电。当正负电量平衡时,称物体的电性为电中性。靜電在日常生活中有很多用途,例如,靜電油漆系統能夠將或聚氨酯漆,均勻地噴灑於物品表面。 電子與質子之間的吸引性庫侖力,使得電子被束縛於原子,稱此電子為束縛電子。兩個以上的原子,會交換或分享它們的束縛電子,這是化學鍵的主要成因。当电子脱离原子核的束缚,能够自由移动时,則改稱此電子为自由电子。许多自由电子一起移动所产生的净流动现象称为电流。在許多物理現象裏,像電傳導、磁性或熱傳導,電子都扮演了機要的角色。移動的電子會產生磁場,也會被外磁場偏轉。呈加速度運動的電子會發射電磁輻射。 根據大爆炸理論,宇宙現存的電子大部份都是生成於大爆炸事件。但也有一小部份是因為放射性物質的β衰變或高能量碰撞而生成的。例如,當宇宙線進入大氣層時遇到的碰撞。在另一方面,許多電子會因為與正子相碰撞而互相湮滅,或者,會在恆星內部製造新原子核的恆星核合成過程中被吸收。 在實驗室裏,精密的尖端儀器,像四極離子阱,可以長時間局限電子,以供觀察和測量。大型托卡馬克設施,像国际热核聚变实验反应堆,藉著局限電子和離子電漿,來實現受控核融合。無線電望遠鏡可以用來偵測外太空的電子電漿。 電子被广泛應用于電子束焊接、陰極射線管、電子顯微鏡、放射線治療、激光和粒子加速器等领域。.

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鈾(Uranium)是一種銀白色金屬化學元素,屬於元素週期表中的錒系,化學符號為U,原子序為92。每個鈾原子有92個質子和92個電子,其中6個為價電子。鈾具有微放射性,其同位素都不稳定,并以鈾-238(146個中子)和鈾-235(143個中子)最为常见。鈾在天然放射性核素中原子量第二高,仅次于钚。其密度比鉛高出大約70%,比金和鎢低。天然的泥土、岩石和水中含有百萬分之一至百萬分之十左右的鈾。採礦工業從瀝青鈾礦等礦物中提取出鈾元素。 自然界中的鈾以三种同位素的形式存在:鈾-238(99.2739至99.2752%)、鈾-235(0.7198至0.7202%)、和微量的鈾-234(0.0050至0.0059%)。鈾在衰變的時候釋放出α粒子。鈾-238的半衰期為44.7億年,鈾-235的則為7.04億年,因此它们被用于估算地球的年齡。 鈾獨特的核子特性有很大的實用價值。鈾-235是唯一自发裂變的同位素。鈾-238在快速中子撞擊下能夠裂變,屬於增殖性材料,即能在核反應爐中經核嬗變成為可裂變的鈈-239。鈾-233也是一種用於核科技的可裂變同位素,可從自然釷元素製成。鈾-238自發裂變的機率极低,快中子撞擊可诱导其裂變;鈾-235和233可被慢中子撞击而裂变,如果其质量超过临界质量,就都能夠維持核連鎖反應,在核反应过程中的微小质量损失会转化成巨大的能量。这一特性使它们可用于生产核裂变武器与核能发电。耗尽后的鈾-235发电原料被称为貧鈾(含238U),可用做钢材添加剂,製造贫铀弹和裝甲。.

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钴是一种化学元素,符号为Co,原子序数27,属过渡金属,铁系元素之一,具有磁性。鈷礦主要為砷化物、氧化物和硫化物。此外,放射性的鈷-60同位素可進行癌症治療。.

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欧内斯特·卢瑟福

欧内斯特·卢瑟福,第一代尼爾森的卢瑟福男爵,OM,FRS(Ernest Rutherford, 1st Baron Rutherford of Nelson,),新西兰物理学家,世界知名的原子核物理學之父。學術界公認他為繼法拉第之後最偉大的實驗物理學家。 卢瑟福首先提出放射性半衰期的概念,證實放射性涉及從一個元素到另一個元素的--。他又將放射性物質按照貫穿能力分類為α射線與β射線,並且證實前者就是氦離子。因為「对元素蜕变以及放射化学的研究」,他榮獲1908年諾貝爾化學獎。 卢瑟福領導團隊成功地證實在原子的中心有個原子核,創建了卢瑟福模型(行星模型)。他最先成功地在氮與α粒子的核反應裏將原子分裂,他又在同實驗裏發現了質子,並且為質子命名。第104号元素为纪念他而命名为“鑪”。.

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放射性

放射性或輻射性是指元素從不稳定的原子核自发地放出射线,(如α射线、β射线、γ射线等)而衰变形成穩定的元素而停止放射(衰变产物),這種現象稱為放射性。衰变时放出的能量称为衰变能量。原子序數在83(鉍)或以上的元素都具有放射性,但某些原子序數小于83的元素(如锝)也具有放射性。而有趣的是,從原子序84開始一直到鉳元素有以下特性:原子序是偶數的,半衰期都比相邻的长。这是由於原子序数为偶數的元素的原子核含有適當數量的質子和中子,能够形成有利的配置結構。〈即魔數〉 對單一原子來說,放射性衰变依照量子力學是隨機過程,無法預測特定一個原子是否會衰变。不過原子衰变的機率不會隨著原子存在的時間長短而改變。對大量的原子而言,可以用量測衰變常數計算衰變速率及半衰期。其半衰期沒有已知的時間上下限,範圍可以到55個數量級,短至幾乎瞬間,長至久於宇宙年齡。 有許多種不同的放射性衰变。衰变或是能量的減少都會使有某種原子核的原子(父放射核素)轉變為有另一種原子核的原子,或是其中子或質子的數量不同,稱為子體核素。在一些衰变中,父放射核素和子體核素是不同的化學元素,因此衰变後產生了新的元素,這稱為核嬗变。 最早發現的衰变是α衰變、β衰變、γ衰變。α衰變是原子核放出α粒子(氦原子核),是最常見釋放核子的衰變,不過原子核偶爾也會釋放質子,或者釋放其他特殊的核子(稱為)。β衰變是原子核釋放電子(或正子)及反微中子,會將質子轉變為中子(或是將中子轉變為質子) 。核子也可能捕獲軌道上的電子,使質子轉變為中子,這為電子捕獲,上述的衰变都屬於核嬗变。 相反的,也有一些核衰变不會產生新的元素,受激態原子核的能量以伽馬射線的方式釋出,稱為伽馬衰变,或是將激发态原子核将能量转移至轨道电子上,轨道电子再脱离原子,稱為。若是核子中有大量高度受激的中子,有時會以中子發射的方式釋放能量。另外一種核衰变是將原來的原子核變為二個或多個較小的原子核,稱為自發性的核分裂,出現在大量的不穩定核子自發性的衰变時,一般也會釋放伽馬射線、中子或是其他粒子。 著名的例子像是鈾和釷,但也包括在自然界中,半衰期長的同位素,例如钾-40。例如15種是半衰期短的同位素,像鐳及氡,是由衰變後的產物,也有因為而產生的,像碳-14就是由宇宙射線撞擊氮-14而產生。放射性同位素也可能是因為粒子加速器或核反應爐而人工合成,其中有650種的半衰期超過一小時,有數千種的半衰期更短。.

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