核物理中的β衰变：三种类型及其原理

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在核物理领域，β衰变是一种重要的放射性衰变形式，它主要包括三种类型：β-衰变、β+衰变和轨道电子俘获（EC）。本文将详细介绍这三种β衰变的原理、反应方程和能量释放机制。

β-衰变

β-衰变过程中，原子核会自发释放一个电子（e-）和一个电子中微子（νe），导致核电荷增加一个单位，而质量数保持不变。其反应方程可以表示为：

A2X → A2+1Y + e- + νe

释放的衰变能计算公式为：

Qβ- = (mX - mY)c2

β+衰变

与β-衰变相反，在β+衰变过程中，原子核会释放一个正电子（e+）和一个反电子中微子（νe），导致核电荷减少一个单位。其反应方程可以表示为：

A2X → A2-1Y + e+ + νe

释放的衰变能计算公式为：

Qβ+ = (mX - mY - 2me)c2

轨道电子俘获（EC）

在轨道电子俘获过程中，原子核会捕获一个轨道电子，形成一个质量数减少的原子核，并释放一个中微子（νe）。其反应方程可以表示为：

A2X + e- → A2-1Y + νe

释放的衰变能计算公式为：

QEC = (mX - mY)c2 - wi

轨道电子俘获可以捕获K层或L层电子，分别称为K俘获和L俘获。子核原子在俘获后会处于激发态，通过电子跃迁或俄歇电子发射退激，可观察到X射线标识谱。

历史背景

β-衰变最初被认为只会释放电子，但实测发现电子能量分布连续，直到1930年W.E.泡利提出存在中性、静质量为零的中微子，其与电子共同分享衰变能，这一理论后来得到实验验证。

扩展资料

核衰变（nuclear decay）是原子核自发射出某种粒子而变为另一种核的过程。1896年法国科学家A.H.贝可勒尔研究含铀矿物 质的荧光现象时，偶然发现铀盐能放射出穿透力很强可使照相底片感光的不可见射线，这就是衰变产生的射线。除了天然存在的放射性核素以外，还存在大量人工制造的其他放射性核素。放射性的类型除了放射α、β、γ粒子以外，还有放射正电子、质子、中子、中微子等粒子以及自发裂变、β缓发粒子等等。

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