Один из видов радиоактивного излучения, существующего в природе, — бета-излучение. Познакомимся с этим видом радиоактивности, с природой бета-лучей, с механизмом их возникновения.
Опыт показал, что радиоактивное излучение имеет сложный состав. На фотопластинке после включения магнитного поля возникли три пятна. Это доказывало, что в радиоактивных лучах присутствуют частицы всех трех видов: тяжелые положительные, легкие отрицательные и нейтральные (неизвестного веса).
Положительная компонента радиоактивного излучения была названа альфа-лучами, отрицательная — бета-лучами, нейтральная — гамма-лучами.
Свойства бета-лучей
Бета-лучи сильно отклонялись в магнитном поле, следовательно, массы их были невелики. Измеряя степень отклонения бета-лучей магнитным полем с известной индукцией, установили, что эти лучи — не что иное, как поток электронов, движущихся с высокими скоростями.
В дальнейшем выяснилось, что бета-лучи — это результат действия особого, слабого взаимодействия, в результате которого нейтрон распадается на протон, электрон и антинейтрино. Порядковый номер элемента в периодической таблице Менделеева увеличивается на единицу, а массовое число остается прежним (протон и нейтрон весят практически одинаково).
Все эти обстоятельства и определяют свойства бета-излучения.
- Генерируется оно радиоактивными ядрами, имеющими избыток нейтронов (по сравнению с энергетически выгодными количествами).
- Электроны, из которых состоят бета-лучи, имеют энергии от нуля до десятков МэВ, летят с околосветовыми скоростями и поэтому достаточно глубоко проникают в вещество, а также способны на взаимодействие с веществом, ионизируя его.
- Для защиты от поля бета-излучения достаточно нескольких сантиметров плотного материала, однако если бета-частицы попадают внутрь организма, они становятся очень опасны. Мощности дозы хватит, чтобы вызвать тяжелые внутренние ожоги.
- Спектр энергии бета-лучей — непрерывный. Бета-частицы обладают всевозможными энергиями от нуля до некоторого максимального значения, которое определяется спецификой распадающегося элемента.
Исходя из квантового характера испускания частиц, спектр энергии бета-лучей должен быть линейчатым (как, например, спектр альфа-частиц). В рамках развивавшейся в то время квантовой теории непрерывность реального бета-спектра была необъяснима, поскольку она нарушала закон сохранения энергии. Поэтому В. Паули в 1930 г. выдвинул предположение, что часть энергии уносится частицей, очень слабо взаимодействующей с веществом. Этой частицей оказалось антинейтрино, зарегистрированное экспериментально в 1956 г. — частица, подтвердившая существование особого, слабого фундаментального взаимодействия.
Что мы узнали?
Бета излучение — это поток электронов, вылетающих с высокими скоростями из ядер при радиоактивном распаде. Этот распад происходит в результате особого, слабого взаимодействия. Бета-частицы имеют непрерывный энергетический спектр из-за того, что часть энергии уносится легкой безмассовой частицей антинейтрино.
