| Ядерная физика |
|---|
 |
| Ядро · Нуклоны ( p , n ) · Ядерная материя · Ядерная сила · Ядерная структура · Ядерная реакция |
Двойной захват электронов является режимом распада из атомного ядра . [1] Для нуклида ( A , Z ) с числом нуклонов A и атомным номером Z , двойной электронный захват возможен только тогда , когда масса нуклида ( , Z - 2) ниже.
В этом режиме распада два орбитальных электрона захватываются посредством слабого взаимодействия двумя протонами в ядре, образуя два нейтрона (при этом испускаются два нейтрино ). Поскольку протоны превращаются в нейтроны, количество нейтронов увеличивается на два, в то время как количество протонов Z уменьшается на два, а атомное массовое число A остается неизменным. В результате за счет уменьшения атомного номера на два двойной захват электрона превращает нуклид в другой элемент . [2]
Пример:
| 130 56Ба | + | 2 е- | → | 130 54Xe | + | 2 νе |
Рарити [ править ]
В большинстве случаев этот режим распада маскируется другими, более вероятными модами с участием меньшего количества частиц, такими как захват одного электрона . Когда все остальные моды «запрещены» (сильно подавлены), двойной захват электронов становится основной модой распада. Существует 34 естественных ядра, которые, как полагают, подвергаются двойному захвату электронов, но этот процесс был подтвержден наблюдениями при распаде только трех нуклидов:78
36Kr ,130
56Ba и124
54Xe . [3]
Одна из причин заключается в том, что вероятность двойного захвата электрона невероятно мала; в период полураспада для этого режима лежат значительно выше 10 20 лет. Вторая причина заключается в том, что единственными обнаруживаемыми частицами, создаваемыми в этом процессе, являются рентгеновские лучи и оже-электроны , испускаемые возбужденной атомной оболочкой. В диапазоне их энергий (~ 1–10 кэВ ) фон обычно высокий. Таким образом, экспериментальное обнаружение двойного электронного захвата сложнее, чем двойного бета-распада .
Двойной захват электрона может сопровождаться возбуждением дочернего ядра. Его девозбуждение, в свою очередь, сопровождается испусканием фотонов с энергиями в сотни кэВ. [ необходима цитата ]
Режимы с испусканием позитронов [ править ]
Если разница масс между материнским и дочерним атомами превышает две массы электрона (1,022 МэВ ), энергии, выделяемой в процессе, достаточно, чтобы обеспечить другой режим распада, называемый захватом электрона с испусканием позитрона . Это происходит вместе с двойным захватом электронов, степень их ветвления зависит от ядерных свойств.
Когда разница масс превышает четыре массы электрона (2,044 МэВ), разрешается третья мода, называемая двойным распадом позитронов . Всего шесть нуклидов природного происхождения [ какие? ] может распадаться одновременно по этим трем модам.
Двойной безнейтринный захват электронов [ править ]
Описано выше-процесс с захватом двух электронов и испусканием два нейтрино (два нейтрино двойных электронного захвата) допускаются по стандартной модели в физике элементарных частиц : законы сохранения нет ( в том числе лептонного числа сохранения) нарушаются. Однако, если лептонное число не сохраняется или нейтрино является собственной античастицей , может происходить другой вид процесса: так называемый безнейтринный двойной захват электрона. В этом случае два электрона захватываются ядром, но нейтрино не испускаются. [4] Энергия, выделяемая в этом процессе, уносится внутренним тормозным гамма-квантом .
Пример:
130 56Ба + 2
е-
→ 130 54Xe
Этот способ распада никогда не наблюдался экспериментально и противоречил бы Стандартной модели, если бы его наблюдали.
См. Также [ править ]
- Двойной бета-распад
- Бета-распад
- Нейтрино
- Излучение частиц
- Радиоактивный изотоп
Ссылки [ править ]
- ^ Hirsch, M .; и другие. (1994). «Расчет ядерной структуры элементов матрицы распада β + β + , β + / EC и EC / EC». Zeitschrift für Physik . 347 (3): 151–160. Bibcode : 1994ZPhyA.347..151H . DOI : 10.1007 / BF01292371 .
- ^ Abe, K .; Hiraide, K .; Ichimura, K .; Кишимото, Й .; Кобаяши, К .; Кобаяши, М .; Moriyama, S .; Накахата, М .; Norita, T .; Ogawa, H .; Сато, К. (2018-05-01). «Улучшен поиск двойного захвата двух нейтрино электронов на 124Xe и 126Xe с использованием идентификации частиц в XMASS-I» . Успехи теоретической и экспериментальной физики . 2018 (5). DOI : 10,1093 / ptep / pty053 .
- ^ Audi, G .; Кондев Ф.Г .; Wang, M .; Хуанг, WJ; Наими, С. (2017). «Оценка ядерных свойств NUBASE2016» (PDF) . Китайская физика C . 41 (3): 030001. Bibcode : 2017ChPhC..41c0001A . DOI : 10.1088 / 1674-1137 / 41/3/030001 .
- ^ Bernabeu, J .; де Ружула, А .; Ярлског, К. (15 августа 1985 г.). «Двойной безнейтринный захват электронов как инструмент для измерения массы электронного нейтрино» (PDF) . Ядерная физика Б . 223 (1): 15–28. Bibcode : 1983NuPhB.223 ... 15В . DOI : 10.1016 / 0550-3213 (83) 90089-5 .
Внешние ссылки [ править ]
- «Радиоактивность обнаруживается с периодом полураспада один раз в триллион вселенных» . Наука. Ars Technica . Апрель 2019. arXiv : 1904.11002 . DOI : 10.1038 / s41586-019-1124-4 .
