6 svar
574 visningar
skrållan100 393
Postad: 5 jun 2018 16:29 Redigerad: 5 jun 2018 16:34

Varför avges elektronen vid betastrålning?

Hej, 

som jag uppfattat det omvandlas en neutron till en proton och en elektron när ett grundämne avger betastrålning. Protonen stannar kvar i atomkärnan, men elektronen avges.

Men, varför avges elektronen? 

Tack på förhand. 

Tråden flyttad från Kemi 1 till Fysik 1. /Teraeagle, moderator

ConnyN 2582
Postad: 5 jun 2018 18:20

Det är en intressant fråga. Som någon skrev varför kommer en elektron uthoppandes från atomkärnan. Där borde det väl inte finnas någon elektron?
Tills vidare får vi kanske nöja oss med att det skapas en elektron och en neutrino i det ögonblick betasönderfall inträffar.
Kanske någon på pluggakuten har en djupare förklaring än mig?

Teraeagle 20868 – Moderator
Postad: 5 jun 2018 18:33

Jag tror att det helt enkelt är så att elektronerna har väldigt hög rörelseenergi, vilket innebär att de kan smita från kärnans attraherande kraft. Det frigörs ju stor mängder energi vid sönderfallet.

ConnyN 2582
Postad: 5 jun 2018 19:35
Teraeagle skrev:

Jag tror att det helt enkelt är så att elektronerna har väldigt hög rörelseenergi, vilket innebär att de kan smita från kärnans attraherande kraft. Det frigörs ju stor mängder energi vid sönderfallet.

 Nja i Jim Baggots bok Higgspartikeln beskrivs betasönderfall så här:

En neutron består av en uppkvark och två nedkvarkar och en proton av två uppkvarkar och en nedkvark.
Vad som händer är att den svaga kärnkraften får en nedkvark inuti en neutron att falla sönder till en uppkvark, så att neutronen blir till en proton och en virtuell W-partikel sänds ut som sönderfaller i en elektron och en antineutrino.

Så om jag inte totalt missförstår detta så nyskapas elektronen och antineutrinon i tillfället.

SeriousCephalopod 2696
Postad: 5 jun 2018 19:52 Redigerad: 5 jun 2018 19:54

@Conny. Ja det är ett sätt att diagrammatiskt representera en av mekanismerna (integralerna) som kan producera elektroner men det förklarar inte varför elektronen skjuts ut från kärnan snarare än placerar sig i ett av elektronskalen. Poängen här är ju att om man bara ser på diagrammet eller på 

np+e+νn \to p + e + \nu

så skulle vi ju kunna tänka oss att en fri neutron kan omvandlas till en väteatom eller att en neutral atom (internt) betasönderfaller till en annan neutral atom men utan att skuta ut elektronen men inga av dessa två saker verkar ske. Frågan är då varför och är endast partiellt relaterat till mekanismen som skapar elektronen och mer beroende av elektrostatik och kinematik.  

Det som Tetraeagle hänvisar till och som jag håller med om är att elektronen som bildas vid betasönderfall növändigtvis måste ha en relativt hög hastighet för att total energi  och rörelsemängd ska bevaras. När denna elektron rör sig ut från kärnan så bromsas den naturligtvis ner till följd av att den positivia kärnan vill dra den tillbaka men elektronen vid betasönderfall rör sig för snabbt för att kunna hållas kvar i atomen.

Man kan likna detta med att avvfyra en kanonkula från jordytan rakt upp i skyn. (Bortse från luftmotståndet). Om kulans hastighet är för låg så kommer den tillslut att stanna upp och falla tillbaka mot jorden men om du avfyrar kulan med tillräckligt hög hastighet så kommer kanonkulan aldrig att bromsas upp helt utan flyr jorden för att aldrig återvända.

Teraeagle 20868 – Moderator
Postad: 5 jun 2018 19:53

Det förklarar väl varför elektronen skapas, men inte varför den lämnar kärnan? Så tänker jag i alla fall. Men fortfarande - energin som frigörs måste ju ta vägen någonstans. Jag kan inte se någon annan utväg än att den gör det i form av rörelseenergi hos sönderfallsprodukterna. Lagen om rörelsemängdens bevarande förbjuder att all energi tas upp av t.ex. dotterkärnan.

ConnyN 2582
Postad: 5 jun 2018 20:11

Tack för svar både SeriousCephalopod och Teraeagle. Tänkte väl att det fanns mer kunnighet här på pluggakuten. Ni är båda en inspirationskälla för mig att lära mig mer.

Hoppas att du kalrabman kan känna lika även om det blev lite överkurs för dig kanske?

Svara
Close