Вот теперь мы, наконец, подошли к ответу на вопрос о происхождении таинственных бета-частиц. Источником их появления служит процесс обратный превращению протона в нейтрон, а именно: превращение нейтрона в протон. Из логических соображений такой процесс по аналогии сопряжен с испусканием электрона (той самой бета-частицы). Ведь утрата отрицательного заряда эквивалентна приобретению положительного. Но где в абсолютно незаряженном нейтроне можно отыскать отрицательный заряд и выпустить его на свободу?
На самом деле, если бы все ограничивалось только испусканием отрицательно заряженной частицы, это было бы просто невозможно. Многовековой опыт приучил физиков к мысли, что ни отрицательный, ни положительный заряд не могут возникнуть из ничего. Точно так же, как ни один из этих зарядов не может исчезнуть безо всякого следа. Таков закон сохранения электрического заряда.
В действительности нейтрон не просто выпускает на свободу бета-частицу; одновременно он образует и протон, который полностью уравновешивает отрицательный заряд последней и поддерживает суммарную нейтральность. Таким образом, в сумме никакого дополнительного заряда не образуется. Аналогично, когда электрон встречается с позитроном и аннигилирует, суммарное изменение заряда также равно нулю.
Когда протон излучает позитрон, превращаясь в нейтрон, исходная частица (протон) имеет единичный положительный заряд, а две итоговые частицы (нейтрон и позитрон) в сумме также имеют заряд +1.
Ядро способно также поглотить электрон, тогда протон внутри ядра превращается в нейтрон. Электрон с протоном (их суммарный заряд равен нулю) образуют не имеющий заряда нейтрон. Обычно ядро захватывает электрон с ближайшей к нему К-оболочки, поэтому такой процесс носит название К-захват. Тут же вакантное место занимает электрон с более удаленной L-оболочки, что сопровождается выделением энергии в виде рентгеновского излучения. Первым этот эффект описал в 1938 году американский физик Л. Альварес. Как правило, химические превращения, которые связаны с перемещением электронов, на ядерные реакции не влияют. Но поскольку в К-захвате участвуют не только ядра, но и электроны, этот процесс в некоторой степени связан с химическими изменениями.

Протон нейтронного происхождения

Механизм возникновения протона из свободного нейтрона

Василий Мантуров

Открытие ранее неизвестного явления в виде физического механизма, состоящего в том, что в известном процессе электронного бета- распада свободного нейтрона при появлении (с интервалом 10-16 минут) гамма-кванта не менее 1,022 МэВ одна из ближайших (по ядерным масштабам) к свободному нейтрону пара электрон-позитрон из моря Дирака, диполька (е-е+), диссоциирует на е+ и е-, и возникший при этом позитрон е+ немедленно рекомбинирует с нейтроном (захватывается), который превращается в протон нейтронного происхождения (ПНП) с излучением (высвобождением) электрона е- и энергии, частично невостребованной при рекомбинации позитрона е+ с нейтроном (и названной антинейтрино).

Электронный бета-распад свободного нейтрона - это один из видов бета-распадных явлений из области слабых ядерных взаимодействий.

«Нейтрон является простейшей системой, испытывающей β–распад, поскольку влияние сильных взаимодействий нуклонов отсутствует и процесс β–распада допускает практически однозначную интерпретацию. (выдел.-ВМ)»

Этот вид распада, называемого также бета-минус распадом (электронным бета-распадом), в символической (классической) записи выглядит так (1)

N -> p + e- + ν, (1)

где n – нейтрон, p – протон, e- – электрон, ν – антинейтрино.

К сожалению, он (1) ущербен, ошибочен по ряду признаков и контрпродуктивен. Об этом и будет речь ниже.

Вот, например, как преподносится (1) это явление в прошлом уважаемым академиком Кикоиным с одновременным признанием загадочностей, якобы преодоленных в нем. (Особых отклонений в , от почти нет.)

«Как известно, естественный бета-радиоактивный распад состоит в том, что ядра атомов одного элемента самопроизвольно (выдел. нами - ВМ) испускают бета-частицы, то есть электроны, и при этом превращаются в ядра другого элемента с атомным номером на единицу большим, но с прежней массой («Физика 10», § 103). Символически это превращение записывается так:

M Z X→ M Z+1 Y+ 0 −1 e .(2)

Здесь X - исходное ядро, Y - продукт распада, е - электрон (верхний индекс «0» показывает, что масса электрона по сравнению с атомной единицей массы очень мала).

Тщательное изучение бета-распада показало, что это явление таит в себе две загадки.

Загадка первая: «пропажа» энергии.

Если ядро X самопроизвольно превращается в ядро Y, то это значит, что энергия WX ядра X больше, чем энергия WY ядра Y. А энергия вылетающей при этом бета-частицы должна быть равна разности энергий WX - WY (если пренебречь энергией отдачи).

Поскольку все исходные ядра X одинаковы, равно как одинаковы и все получающиеся из них ядра Y, все вылетающие бета-частицы должны иметь одну и ту же энергию. Опыты же показывают, что энергия практически всех бета-частиц меньше, чем разность энергий WX - WY. Точнее: β-частицы имеют различные энергии, и все они лежат в пределах от нуля до максимального значения, равного WX - WY. Например, для бета-частиц, испускаемых ядрами 210 83 Bi (период полураспада 5 дней), максимальное значение энергии около 1 МэВ, а средняя энергия, приходящаяся на долю одной частицы, меньше чем 0,4 МэВ.

Создавалось впечатление, что бета-распад - это процесс, в котором, в нарушение закона сохранения энергии, энергия пропадает бесследно. Некоторые физики склонны были думать, что закон сохранения энергии, безусловно верный в мире макроскопических процессов, «необязателен» для некоторых процессов, связанных с элементарными частицами. К этой мысли (о возможности нарушения закона сохранения энергии) склонялся даже такой физик, как Нильс Бор.

Нейтрино

Закон сохранения энергии был, однако, «спасен» швейцарским физиком-теоретиком Вольфгангом Паули. В 1930 году он высказал предположение, что при бета-распаде из ядра вылетает не только электрон, но и еще одна частица, на долю которой и приходится недостающая энергия. Но почему эта частица никак себя не обнаруживает: не ионизует газ, как это делает электрон; ее энергия при столкновениях с атомами не переходит в тепло и т. д.? Паули объяснял это тем, что придуманная (выдел. нами-ВМ) им частица электрически нейтральна и не обладает массой покоя (http://www.physbook.ru/index.php/Kvant._%D0%91%D0%B5%D1%82%D0%B0-%D1%80%D0%B0%D1%81%D0%BF%D0%B0%D0%B4#cite_note-0 ).

Загадка вторая: откуда берутся электроны?

Эта загадка бета-распада (ее можно было бы поставить и на первое место) состояла вот в чем.

Как известно («Физика 10», § 107), атомные ядра всех элементов состоят только из протонов и нейтронов. Как же из ядер могут вылетать электроны, которых там нет, и нейтрино, которых там тоже нет?

Объяснить этот удивительный факт (из ядра вылетает то, чего там нет) можно только тем, что частицы - протоны и нейтроны, образующие ядро, способны взаимно превращаться друг в друга. В частности, бета-распад состоит в том, что один из нейтронов, входящих в ядро радиоактивного элемента, превращается в протон.

При этом в ядре оказывается одним протоном больше, чем было, а общее число частиц остается прежним. Просто один из нейтронов стал протоном. Но если бы дело только тем и ограничилось, был бы нарушен закон сохранения электрического заряда. Природа таких процессов не допускает! Так вот, оказывается, что вместе с превращением нейтрона в протон в ядре рождаются электрон, отрицательный заряд которого компенсирует положительный заряд появившегося протона, и нейтрино, которое уносит определенную долю энергии. Таким образом, при бета-распаде в ядре происходит превращение одного из нейтронов в протон и рождение двух частиц - электрона и нейтрино. Протон остается в ядре, электрон же и нейтрино, которым в ядре быть «не полагается», вылетают из него.»

Сущность открытия

Обсудим это, хотя и прореженное, но весьма обширное цитирование из .

1. Для начала отметим, что уважаемый академик Кикоин свою символическую запись (2) отнес как бы ко всем трём видам бета-распадов (не разграничив их). И тем самым был сокрыт ряд других загадок, сопутствующих всем видам этого явления.

И тогда, по Кикоину, получается, что и в электронном бета-распаде свободного нейтрона рождение протона не противоречит: а) закону сохранения заряда (соблюдается); б) закону сохранения массы с погрешностью на массу электрона. Да, это так. Но только по Кикоину, если полагать, что массовое число нейтрона и протона одинаково: и тот и другой – нуклон, т.е. если считать в единицах нуклонов.

На самом деле законы сохранения массы и энергии здесь (2) не только не соблюдаются, а почему-то проигнорированы. Дело в том, что объективно масса нейтрона больше массы протона на 2-3 массы электрона . А появляется при бета-распаде только один, причем непонятно откуда. Пусть даже из нейтрона. Но и в этом случае лишней массой остается 1-2 массы электрона. И потому, видимо, автор не внес в (2) даже признаков закона сохранения так называемой «релятивистской» (E = mc 2) энергии, когда единица - масса электрона m e = 0,511 МэВ. Что это?

Упущение, недопонимание или обман?

Да, нейтрон обладает массой, превышающей массу протона. И формально правильно. Но только формально. Тогда откуда возникла загадка о пропаже энергии из арсенала верхней границы бета-распада Е 0 =1,022 МэВ? Откуда взяли, что она такой величины? И почему «пропажу» энергии списали на эфемерный антинейтрино?

Начнем выяснять правду.

Зададимся встречным вопросом. А почему это происходит примерно раз в 13-16 минут? По Александрову и , чуть больше 10 минут.

Ведь «… распад не бывает спонтанным, но всегда связан … с электромагнитным и корпускулярным излучением. Подобную гипотезу о запуске ядерных реакций внешним источником, выводящим систему из равновесия, выдвигали многие ученые. Даже пионер ядерной физики Ф.Содди соглашался с мнением Кельвина о том, что ядерные реакции не могут протекать самостоятельно … (т.е. без внешнего воздействия - ВМ). И Тесла … считал радиоактивный распад не спонтанным процессом, а индуцированным за счет космического излучения.»

И почему эти минуты связаны с важнейшим условием – с обязательностью появления гамма-кванта не менее 1,022 МэВ?

А это - экспериментальный факт. И об этом ничего не говорится ни Кикоиным, ни другими авторами. Следовательно, утаивается очень важный экспериментальный факт? А, как известно, экспериментальные факты являются основой для построения теорий . Так почему утаили? Да потому что этот факт свидетельствует вот о чем: протон, возникающий при этом, не тождествен обычному, стабильному «навсегда», вечно живущему протону.

Речь уже идет по существу о новой частице. Получается, что в результате (1 и 2) возникают не просто протон, а протон нейтронного происхождения (ПНП) . А лишь затем - электрон и какая-то энергия.

Электронный, т.е. бета-минус-распадный протон – это протон нейтронного происхождения (ПНП), который, в отличие от стабильного «навсегда» протона, 1) подвержен позитронному бета-распаду, 2) «тяжелее» нейтрона на массу электрона (точнее, позитрона – см. ниже), так как ПНП – это нейтрон плюс позитрон (*). Следовательно, его (ПНП) масса превышает массу нейтрона еще и на массу позитрона, т.е. теперь уже на 3-4 m e .

По Кикоину и ФЭ, - n -> p + e- + v,

А по Открытию, - n -> (n + e+) + e- + …, (*)

где (n + e+) = ПНП ~ p,

а не по Кикоину

P = n - e- - v, (**)

Хотя и при (**) все равно массы (n – e-) > p

3) следовательно, такая реакция (*) не может осуществляться без затраты дополнительной энергии. Она эндотермическая.

4) откуда-то появляется позитрон , без которого нейтрон не может превратиться в протон (ПНП) . Но и об этом умалчивается, нигде даже не упоминается.

Это что, сокрытие типа “замели под ковер» (по Фейману) , обман или ошибка?

Природа здесь, в отличие от автора , объективна и правдива: чтобы появился и позитрон, и протон (ПНП) вместо нейтрона, к его «релятивистской» энергии Природа добавляет весомый добавок 1,022 МэВ.

А так как баланс энергии даже и в этом, электронном бета-распаде свободного нейтрона, всегда нарушается, и академнаука не может это объяснить, то предпочли про спонтанный добавок 1,022 МэВ утаить, скрыть и забыть. Будто в Природе и не существует такого «гадкого утенка».

Таким образом, утаиваются важнейшие экспериментальные факты!!! А именно, О непременном участии гамма-кванта 1,022 МэВ и позитрона в реакции (2) . А без этой информации физика этого процесса становится безнадежно ущербной. В том, в каком она сведена к словам и Кикоина и многим, многим другим авторам, не исключая ни ФЭС, ни ФЭ: «Просто один из нейтронов стал протоном ».

Следует признать, однако, что многие авторы все-таки делали попытку выполнить анализ и в отношении закона сохранения энергии в Эйнштейновском толковании (масса <=> энергия).

А так как энергетического баланса не достигали, то Маляров попытался учесть и разницу масс нейтрона и протона в атомных единицах массы. Но он при этом не учел, что здесь участвует и гамма-квант 1,022 МэВ и позитрон. Может быть, он, Маляров, уже из тех, кто уже был обманут и не мог об этом знать?

И Широков с Юдиным пытались это сделать, но признали, что « … для изучения β-распадных процессов надо пользоваться не энергией связи, а дефектом массы ((2.7)), поскольку в энергии связи не учитывается энергия, выделяющаяся при превращении нейтрона в более легкую частицу – протон (выдел.-ВМ) и поглощающаяся при обратном процессе.» (Энергия связи - теория сложная, нам она не в помощь, и мы её касаться не будем.- ВМ)

Здесь у Широкова с Юдиным явное присутствие понимания процесса бета-распада в духе: масса прекращается в энергию, а энергия в массу. Это их философское кредо.
На самом же деле, возможно, суть в том, что, согласно Открытию, нейтрон, превращаясь в ПНП, остается и его основой, следовательно, никакого выделения энергии в виде дефекта массы не происходит. Нейтрон превращается в ПНП и обратно, оставаясь целеньким нейтроном, +- е+. Никакая эквивалентность энергии и массы здесь не имеет места.

Модель бета-распада. Мы говорим, что нейтрон в ядре выполняет роль цемента или магнита. Осуществим такую метаморфозу. Нейтрон представим (заменим) двухполюсным магнитом, например в виде короткого прямоугольника. Причем магнитное поле пусть возьмет на себя роль ядерных сил: они короткодействующие. А протон пусть – в виде железного шарика соответствующего размера. (Железо тянется к магниту, как протон к ядерным силам). А еще обзаведемся парой тоже железных шариков, пусть, на порядок меньшего размера = е+ и е-. И пусть они будут у нас позитронами и электронами. Пусть и большие шарики и мелкие обладают соответствующим зарядом одинаковой величины и, следовательно, покрыты изолирующей пленкой.

Начнем моделировать.

С этой целью к одному из полюсов магнита-нейтрона поднесем пару е+е-. Нам и нейтрону-магниту от этой пары нужен только е+ - позитрон. Следовательно, необходимо разорвать е+е- на части. Разорвать, значит затратить какое-то усилие и энергию (так и Природа поступает: 1,022 МэВ). И присоединим шарик е+ к магниту (да он и сам присоединится). Получим модель ПНП = «(магнит = нейтрон) + е+». Мы таким образом повторим процесс электронного бета-распада, который установлен Природой.

Можно к магниту присоединить или один большой шарик-протон, или два таких. Получим или дейтрон, или гелий три.

А еще можно получить модель

«р + [(магнит = нейтрон) + е+]». (***)

(р + ПНП) = = 2 He 2

Это тоже гелий, но гелий два-два 2 He 2 , бета-плюс-распадный. У него внутри есть и нейтрон, но теперь этот нейтрон выполняет роль протона ПНП. А встречается такой 2 He 2 ? ДА - ПОДТВЕРЖДАЕТ ВИКИПЕДИЯ!!!

«Атомное ядро состоит из нуклонов - положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов, которые связаны между собой при помощи сильного взаимодействия. … Единственный стабильный атом, не содержащий нейтрон в ядре - лёгкий водород (протий). Единственный нестабильный атом без нейтронов - Гелий-2 (дипротон) (выдел . -ВМ). (Материал из Википедии Атомное ядро ).

.»

Но вернемся назад, от «магнит-нейтрон» к «магнит-нейтрон + е+». Понятно, что ни малейшего «дефекта массы» здесь не может быть. Мы же от магнита ни малейшего кусочка и не откалывали и не приклеивали назад.

То же самое увидим и при позитронном бета-распаде: приблизим к «магнит + е+» шарик е- с достаточно сильным зарядом отрицательного знака. Маленький шарик е+ ускользнет и останется вновь свободный «магнит-нейтрон». А позитрон рекомбинирует с отрицательно заряженным шариком, превратившись в е+е-.

Она, эта виртуальная энергия («дефект массы» = 0), так и остается в нейтроне-основе ПНП, как и в нашей модели. Здесь «распиливается» только энергия 1,022 МэВ, ниспосланная Природой, для извлечения е+ из дипольки е+е-.

Пусть желающий продолжит моделирование, чтобы убедиться, что 1) никакого изотопа «р + магнит + р, + р » не построить, потому что 2) у магнита только два полюса, как и у нейтрона – только два «гнезда» , , к которым можно присоединиться протонам, или протону и позитрону, или только одному позитрону (электронный бета-распад свободного нейтрона).

Но неужели и упомянутые, и другие уважаемые физики ничего не знали об экспериментах А.И.Алиханова? Об открытии им т.н. внешней парной конверсии? Речь идет вот о чем.

«В некоторых случаях возбужденное атомное ядро, при условии, что энергия возбуждения превосходит энергию покоя двух электронов (Е > 2m e c 2 …), вместо реального гамма-кванта испускается виртуальный квант. Виртуальный гамма-квант тут же превращается в е+е- -пару, исходящую, можно сказать, из атомного ядра (это ошибочное мнение, здесь всё перевернуто с ног на голову –ВМ ).» О чем это?

Да о том, что нейтронно-избыточное ядро атома как-то возбуждается до энергии больше 1,022МэВ, прежде чем подвергнуться бета-распаду. А такое возбуждение возможно лишь благодаря вмешательству внешних сил , т.е. при появлении и воздействии Алихановского «виртуального» гамма-кванта больше 1,022 МэВ. Который, чтобы извлечь необходимый для превращения нейтрона в ПНП, и способствует диссоциации уже поляризованной дипольки, т.е. превращению её в «е+е- -пару». И не исходящую из атомного ядра, как полагали тогда, а рожденную-диссоциированную в поле этого ядра. Значит, Алиханов знал и о судьбе позитрона и участии 1,022 МэВ. Выходит, что дарованный Природой гамма-квант 1,022 МэВ, назвали виртуальным, чтобы затем «отмазаться» от него, чтобы не упоминать о нём? Физики должны были обо всём, об этом знать.

Есть все основания заявить, что они знают об этом. Ниже помещен, извлеченный из ФЭ стр. 192 рис.3.

Присмотримся и увидим: график со спектрами развернут по оси абсцисс (шкала энергий в единицах mc е 2) между 1 и 2-мя такими единицами (mc 2).

Вот и современный физик Семиков, преданный и сторонник и продолжатель Баллистической теории Ритца, пишет: «… при рождении электрон-позитронных пар (а мы утверждаем, что бета-распады и непременное участие в них с рождением и «аннигиляцией» пар - процесс нераздельный - ВМ) частицы, как показали опыты, не рождаются из вакуума, а выбиваются из ядер (точнее, диссоциируют вблизи ядер - ВМ) γ -лучами».

Да и мы вновь и вновь повторяемся, не претендуя на авторство, что Природа дарит гамма-квант не менее 1,022 МэВ. Откуда это совпадение?

Так – обманывают они, или уже были обмануты???

2. А при обратном процессе, т.е. при позитронном бета-распаде поглощается - только часть энергии электрона: на соблазнение и похищение позитрона из ПНП. Зато излучаются два гамма-кванта по 0,511 МэВ. И у Ишханова с соавторами при описании горения водорода находим, что и при протон-протонных реакциях, т.е. (в частности) позитронных бета-распадах, выделяется энергия Q > 1,20 МэВ.

Вот пример, « 13 N -> 13 C + e+ v e (Q = 1,20 МэВ, T = 10 мин.)»

Откуда здесь = 1.20 МэВ? Ответ: этот позитрон е+ вмиг соединится с е-, и выделится примерно 2 х 0,511 МэВ.

Тем самым, мы подошли к объяснению «второй загадки».

Вопрос не только в том, «откуда берутся электроны?» А и в том, - как и зачем они появляются? Их действительно (в науке, кажется, не было подобного опровержения) нет ни в ядрах, ни в нейтроне, ни в протоне.

Но нас не устраивает и само объяснение такого типа: «Просто один из нейтронов стал протоном» … И в виде:

«Таким образом, при бета-распаде в ядре происходит превращение одного из нейтронов в протон и рождение двух частиц - электрона и нейтрино.»

Мы как раз и ищем ответ чуть-чуть более общей загадки: как не просто один из нейтронов становится протоном. Каков физический механизм этого явления, из сущности которого утаили о непременном участии гамма-кванта 1,022 МэВ и позитрона? Да еще в сопровождении двух не нужных частиц, одна из которых ПРИДУМАНА.

Получается, что о причастных утаили, а непричастного – придумали, при(о)писали и пропагандируют вовсю.

«Гипотезу о существовании чрезвычайно слабо взаимодействующей с веществом частицы выдвинул 4 декабря 1930 г. Паули - не в статье, а в неформальном письме участникам физической конференции в Тюбингене:

…имея в виду … непрерывный β-спектр, я предпринял отчаянную попытку спасти «обменную статистику» и закон сохранения энергии. Именно имеется возможность того, что в ядрах существуют электрически нейтральные частицы, которые я буду называть «нейтронами» и которые обладают спином ½… Масса «нейтрона» по порядку величины должна быть сравнимой с массой электрона и во всяком случае не более 0,01 массы протона. Непрерывный β-спектр тогда стал бы понятным, если предположить, что при β-распаде вместе с электроном испускается ещё и «нейтрон», таким образом, что сумма энергий «нейтрона» и электрона остаётся постоянной.

Я признаю, что такой выход может показаться на первый взгляд маловероятным… Однако, не рискнув, не выиграешь; серьёзность положения с непрерывным β-спектром хорошо проиллюстрировал мой уважаемый предшественник г-н Дебай, который недавно заявил мне в Брюсселе: «О… об этом лучше не думать вовсе, как о новых налогах».

- «Открытое письмо группе радиоактивных, собравшихся в Тюбингене», цит. по М. П. Рекало.

Понятно, что в те времена (1929-30гг.), когда Паули обнаружил несоблюдение подобного баланса, ошибка состояла в том, что им (Паули) рассматривалась пара протон и электрон, якобы возникшие (из нейтрона, хотя он, как и позитрон еще не были открыты) ,

Да, об участии в бета-распаде и позитрона тогда (4 декабря 1930 г.) еще, понятно, не догадывались. Как и о нейтроне. Следовательно, для построения теории Паули тогда еще не было достаточных оснований. Потому она и ущербна. (Зато он рискнул и … выиграл, а мы?). Хуже того и с открытием позитрона и нейтрона теорию Паули-Ферми практически не стали корректировать. Физике нужна почти столетняя стагнация по этому вопросу?

ДОКАЗАТЕЛЬСТВО ДОСТОВЕРНОСТИ ОТКРЫТИЯ

В нашем открытии утверждается, что электронный бета-распад свободного нейтрона наступает благодаря тому, что нейтрон обладает свойством присоединять себе позитрон и тем самым превращаться в протон иного вида (протон нейтронного происхождения). Но такое уникальное явление происходит лишь в том случае, если в нужном месте и в нужный момент времени появляется гамма-квант 1,022 МэВ, который приводит к диссоциации наиближайшей к нейтрону дипольки (е+е-) из «моря Дирака». Именно для этого свободный и не свободный нейтрон, приготовившийся для осуществления данной «операции», праздно гуляет целых 10-16 минут, ожидая свою очередь. По ядерным масштабам – это очень долго. Но наступает-таки и этот миг. И в результате – появившийся гамма-квант (1,022 МэВ) разрывает, диссоциирует дипольку (е+е-) на позитрон е+ и электрон е-.

Каждый из них получает при этом порцию энергии 0,511 МэВ с соблюдением баланса количества движения (векторов) . И позитрон соединяется с нейтроном .

Так вот, откуда берутся и электрон и позитрон? И прежде всего – позитрон? Без позитрона нельзя сконструировать протон (нейтронного происхождения). И поэтому его (позитрон) откуда-то нужно было извлечь. И затратить энергию. У Александрова есть оговорка : «Характерная энергия ядерных процессов имеет порядок мегаэлектронвольт, …“» Происходит диссоциация дипольки (е+е-). Высвобождается и позитрон и электрон. Но только позитрон и нужен. Затем происходит рекомбинация позитрона с нейтроном. Так нейтрон превращается в протон нейтронного происхождения.

Загадка, «откуда взялся электрон?» превратилась в отгадку, откуда взялся и позитрон, а не только электрон. Мы ее открыли??!!! НЕТ!!! Мы, скорее, вскрыли зачем-то сокрытое.

И физики знали, что сама Природа помогает физикам в этом явлении. Что она посылает квант энергии величиной не менее 1,022 МэВ как к тяжелому ядру, так и к свободному нейтрону.

Вот почему протон нейтронного происхождения ПНП – так мы его назвали – оказывается массивнее нейтрона еще и на массу позитрона. А ведь нейтрон и так массивнее обычного протона на 2-3 массы электрона. И вот почему академнаука об этом умалчивает. И не просто умалчивает, а переписывает, переписывает и переписывает в Интернете физику этого явления в духе и Википедии. Физика – наука или политика?

Вины Паули здесь нет: еще не был открыт позитрон (1932 г.), но нейтрон-нейтрино уже был им придуман.

И это стало еще одной причиной появления гипотезы Паули и Ферми. Но позитрон был-таки открыт. Согласно нашей же точки зрения, не протон и электрон диссоциируют друг от друга, а электрон – от позитрона под действием 1,022 МэВ.

Такое, как по Паули, нарушение баланса количества движений не может возникнуть в принципе, если диссоциации подвержена диполька (е+е).

К сожалению, вслед за открытием позитрона не последовало пересмотра и уточнений физики данного явления с участием гамма-кванта 1,022 МэВ, позитрона и электрона. Ведь нейтрон тоже был открыт в 1932 г. Но это открытие было учтено Ферми. Так почему же так не повезло и гамма-кванту 1,022 МэВ, и позитрону, да еще такая нелепая ситуация сохраняется и до сих пор?

И еще. Да, они, именно они, рожденная пара электрон-позитрон, должны разлететься при этом в разные стороны, соблюдая баланс импульсов.

И все-таки разлетаются не совсем произвольно. И здесь открывается тоже узел загадок.

Близость дипольки к нейтрону сказывается на поведении позитрона? Это тоже интересное обстоятельство. С одной стороны, если нейтрон жаждет заряд позитрона, то для такой их рекомбинации, как и всякой рекомбинации, затраты энергии почти излишн и. Некому противостоять, если за спиной свободного нейтрона нет протона (как в дейтроне). Позитрон попросту ускользает из сопровождавшей его волны де Бройля, да еще с энергией 0,511 МэВ. А она ему почти (≠) = 0не нужна. И поэтому в спектре электрона бета-распада нейтрона даже максимум его (электрона) энергии не достигает предельной: 1,022 МэВ. Правда, в дейтроне ситуация усложняется, но это обстоятельство на порядок-другой реже.

Близость к нейтрону сказалась на поведении позитрона, и лишь опосредовано - на электрон. Частица с названием «свободный нейтрон» жаждала позитрон в своих объятиях. Причем, и место для этого уже было предопределено: нейтрон обладает двумя гнездами, к которым могут присоединиться один или два протона, или один позитрон: у позитрона связи с нейтроном слабее, чем у протона. (Иначе мог бы образоваться гелий –два с одним нуклоном.) Обычно такое место предназначено для протона. Но вблизи ядра свободных протонов не оказалось. И хотя позитрону по своей стати (массе, градиентности электрического поля и форме) далеко до протона, но за неимением такового и позитрон может сгодиться: ведь нейтрону нужен положительный заряд. Заряды протона и позитрона одинаковы.

Потому позитрон из состава наиближайшей дипольки (е+е-) уже «поглядывал», поляризовался на жаждущий его нейтрон и место на нем, приготовленное для «соединения» с нейтроном. И не просто поглядывал, а тянулся в это место. Тянулся потому, что электрон дипольки и не собирался его отпускать. Ведь они, пара, когда-то при воссоединении друг с другом затратили на это всю свою кулоновскую силу, излучив энергию (2 х 0,511 МэВ).

Но вмешивается Космос (или что-то иное), и появляется гамма-квант 1,022 МэВ.

Мы не знаем, как этот гамма-квант работает, но он разрывает дипольку на е- и е+, даруя каждому из них по 0,511 МэВ. И если позитрон так близок к гнезду нейтрона, что ему не нужна энергия на работу входа, то ее излишество или достается электрону, или превращается в НЭ – невостребованную энергию (названную нейтрино). Если же диполька была достаточно далеко от гнезда нейтрона, то электрон будет еще тянуться за позитроном, теряя и скорость и энергию. Это – работа расставания.

Пусть звучит грубо. Но по-научному, - происходит рекомбинация позитрона с нейтроном. Лишь в результате этого процесса и происходит превращение нейтрона в протон. (n + e+ => = ПНП ≈ p).

И тем (в частности, отсутствием протона) бета-распад свободного нейтрона является особенным, что со всеми случайностями, отмеченными ниже (для не свободного нейтрона), остаток волны де Бройля позитрона становится на две трети (в среднем) меньше. И это до сих пор озадачивает ядерщиков. В те времена корифеи физики Паули и Ферми восприняли этот казус, пропажу части энергии, чуть ли не как нарушение мирового порядка в ядерной физике. И виновным за это «назначили» нейтрино. Вот потому ядерщики до сих пор ищут эту придуманную «частицу». Но Кикоин и об этом (об этих причинах) как-то умолчал. А правительства, удовлетворяя настойчивость ядерщиков, вынуждены тратить средства, и не малые, на поиски этой придумки. И школьники, став чиновниками, будут продолжать верить в нейтрино-частицу. Это чем оправдано?

С другой стороны, в случаях такого же бета-распада сложных и много нуклонных ядер входу позитрона в заждавшийся его нейтрон противостоят все протоны ядра (кривая Z=80,β-). И на преодоление их кулоновского противодействия позитрон затрачивает практически всю часть своей (причитающейся ему) энергии (0,511 МэВ). Но и электрону не редко достается значительная часть энергии (1,022 МэВ) гамма-кванта, дарованного Природой. Дело в том, по-видимому, что расстояние до «гнезда» нейтрона, которое позитрону необходимо преодолеть, ничем не определено, его величина случайна. Оно, разумеется, очень мало, но в ядерных масштабах разница бывает велика, и кулоновское поле велико. Вот и приходится позитрону делить с электроном, своим напарником, причитавшуюся им энергию 1,022 МэВ «по-братски». Так электрон оказывается медленным в числе многих на спектральном графике на кривой Z = 80,β.

Рис. 3. Энергетические спектры разрешенных переходов с кулоновской поправкой для Z=80 и Z=0 для 1 МэВ; в случае Z=0 b- и b+-спектры совпадают. По оси абсцисс отложена полная энергия электрона.

Кулоновское поле ядра увеличивает вероятность испускания электронов и уменьшает вероятность испускания позитронов в области низких энергий.

ВНИМАНИЕ!!! Из рис.3, полученного теоретически, видно, кстати сказать, что полная энергия электрона теоретиками была заложена в теорию как исходная, как базовая . Но почему она в точности совпадает с 1,022 МэВ, о которой мы толкуем с самого начала как о дарованной Природой? И почему она одинакова и для бета-распада свободного нейтрона и для Z=80- ? Большинство авторов счет ведут в атомных единицах, и тогда в таблицах появляются десятки МэВ, а не 0-1,022 МэВ. Значит, знали, знают, и получается, что обманывают?

Итак, к нейтрону присоединился позитрон, еще больше утяжелив его по сравнению с нейтроном «до того». Следовательно, нейтрон, который и без того тяжелее протона на 2-3 массы электрона, превратился в ПНП - протон нейтронного происхождения. И это значит, что протон, возникший из нейтрона, стал тяжелее нейтрона еще и на массу позитрона. А это – грубое нарушение по-релятивистского закона сохранения энергии. Скрытый в (2). Скрыто нарушение закона сохранения энергии!!! И об этом – ни слова ,,, , , Будто и не известно об этом. ОБМАН!!??!

И об этом у Кикоина тоже ни слова. И потому о 1,022 МэВ и причастных к этому гамма-кванту и позитрону Кикоин и упоминает мимоходом, как о, якобы, непричастных.

Хотя обвинить его в незнании этого процесса, разумеется, невозможно: он знал Иоффе, он и учился и работал под руководством Иоффе. А Иоффе был привлечен к исследованиям Алихановым, директором института. Это значит, что Иоффе знал об открытии Алихановым парной конверсии. И потому весьма подробно описал явление бета-распада и особенно бета-распада свободного нейтрона еще в 1934 г. [Наука и жизнь 1934. Я эту статью прочитал в 2005 году (далеко от Москвы), но не читайте её по интернету , там всё адаптировано про Кикоински]. Он знал и Шпольского, автора «Атомной физики» 1944 года. А в ней Шпольский признал:

«… относительно β-распада можно сказать, что он представляет труднейшую проблему ядерной физики.» [(28, с.555)] И что бета-распад как-то связан с внутренней конверсией. [(28, с.555)] Шпольский тоже не упоминает об Иоффе. И об участии позитрона в бета-распаде не упоминает. Что - странно!? Правда, позитрону он посвятил несколько страниц своей книги, но в основном в связи с теорией Дирака и аннигиляцией. Кстати, в адрес теории Дирака он отметил: «Ее достоинством, в частности, является то, что она дает возможность просто объяснить аннигиляцию частиц и показывает, что никакого уничтожения частиц здесь вовсе не происходит (выдел.- ВМ), так что самый термин «аннигиляция» не передает сущности процесса.» Поэтому он подчеркивал, что «… при поглощении фотона с энергией > 2m e c 2 вблизи какого-нибудь ядра электрон с отрицательной энергией может перейти на уровень» положительной энергии, т.е. … появится пара частиц электрон-позитрон .» Значит, по Шпольскому, море Дирака - состоит не из дырок-антиэлектронов, а из диполек (е+е-). И я это утверждаю. Наши взгляды совпали. Ура!!! Они образуют квазикристаллическую систему, аналогичную решетке Изинга.

Разгадка о том, откуда берется электрон, теперь понятна. Следует лишь дополнить, что в рассмотренном процессе электрон не вылетает ни из ядра, ни из нейтрона. Он там и не бывал. Электрон появлялся как лишний, неприкаянный объект. Лишний!!! Потому что избыточному нейтрону очень-очень нужен был положительно заряженный позитрон (и даже не всегда протон! Это уж - дальний прицел Природы: цепочки бета-распадов! ). А они, позитроны, свободными в Природе почти не бывают. Ведь это один из представителей «антиматерии». О которой мы часто говорим, но так мало знаем. Поэтому Природа позволяет (как в бета-минус-распаде) разрывать, диссоциировать, отдельные дипольки. А это можно осуществить только с затратой гамма-кванта не менее 1,022 МэВ и в присутствии «потребителя» = нужное место .

Всем физикам известно, что именно благодаря гамма-кванту 1,022 МэВ во всей Вселенной и происходят процессы рождения пары частиц, позитрона с электроном. И обратный ему процесс (см. ниже рис. 9.2) с ярко выраженным пиком 511 кэВ .

Но именно об этом, об участии позитрона в бета-распаде, Кикоин и умолчал. А почему? Потому что не знал, зачем здесь нужен позитрон!!!?? Да знал он, знал. Иоффе, его начальник, об этом большую статью опубликовал. (Наука и Жизнь 1934)

Но тогда получается, что это - проект о каком-то замысле типа: молодым мы об этом не скажем. И последующие, следовательно, - не догадаются, так как внешне выглядит всё в порядке: масса нейтрона больше массы протона и электрона. Да еще и излишествует, чем и пользуется (распиливает) вороватый нейтрино.

Так в учебниках Кикоина по физике для старшеклассников и создается видимость соблюдения законов сохранения в бета-распадах. А позже они станут лицами, принимающими решения. И изобретатели никогда их не переубедят. Слава начальникам и горе инноваторам.

Всё как-то вертится вокруг да около.

Так – нарушение или нет? А судьи кто? Да те же, кто утаивает.

Изложенное выше позволяет нам вместо (1) и (2) предложить уравнение электронного бета-распада в виде, где нет нарушения закона сохранения энергии

{n + (e+e-) + 1,022 МэВ} => {(n + e+) + e- + НЭ} => {ПНП + e- + НЭ}, (3)

Здесь n – нейтрон; (e+e-) - диполька из моря Дирака; НЭ – невостребованная энергия (при рекомбинации позитрона с нейтроном). Но она только часть энергии гамма-кванта 1,022 МэВ. А остальная - не (анти)нейтрино унесена, а затрачена (как работа) на вход в нейтрон (неопределенность расстояний, ориентаций, образование собственной волны де Бройля и т.д.). В физике бета-распадов нет такого понятия «затрата работы на вход позитрона в нейтрон »;

ПНП – протон нейтронного происхождения. В первой фигурной скобке показано, что диполька, облюбованная нейтроном, жаждущим позитрона, готова к диссоциации (поляризована), и появился долгожданный квант энергии, необходимый для осуществления диссоциации.

Во второй фигурной скобке – уже свершилось: диссоциация завершена и нейтрон воссоединил к себе позитрон, совершилась работа входа. Электрон стал третьим лишним – вот почему он появляется в (1,2 и 3). Нет здесь придуманных (анти)нейтрино. Зато есть остаток энергии НЭ, невостребованной в процессе рекомбинации позитрона с нейтроном.

А в третьей – показано, что нейтрон с позитроном превратились в ПНП – протон нейтронного происхождения , электрон так и остался неприкаянным, а НЭ каждый раз разная, и такой она проявляется на сплошном графике спектра.

Итак, открыт протон нейтронного происхождения ПНП – новая, ранее не признаваемая частица! Что и требовалось доказать.

Если сравнить (3) с (1), то обнаружим, что левая часть (1) существенно беднее содержимого первой фигурной скобки в (3).

Примечание . О некоторых дополнительных фактах-аргументах, свидетельствующих о правильности нашего открытия, сказано в .

ОБЛАСТЬ НАУЧНОГО И ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОТКРЫТИЯ

Самые главные заслуги нашего открытия состоят в том, что

а) открыт второй вид протона, а именно – протон нейтронного происхождения (ПНП) в виде ПНП = (n + e +);

б) который Природой наделен способностью при атаках на него электронов жертвовать (как ящерица - хвостом) позитроном и вновь превращаться в нейтрон (позитронный бета-распад), как и при инициации К-захвата;

{[ПНП = (n + e+)] + e-} -> -> (4)

Здесь в фигурной скобке: электрон атакует ПНП, т.е. нейтрон с присоединенным в нему позитроном, и выманивает (тоже с затратой работы), похищает позитрон из ПНП.

В первой квадратной скобке: похищенный позитрон воссоединяется («аннигилирует») с электроном, превратившись в дипольку (е+е-), с выделением, излучением двух гамма-квантов по 0,511 МэВ. И тем самым высвобождается нейтрон, до того пребывавший в тоге ПНП. Заметим также, что похищению позитрона (уменьшению тоже затраты работы) способствуют и все протоны ядра (сложного). Колпаков об этом упоминает, но с позиций теории;

Во второй квадратной скобке: тот же нейтрон, излученная пара гамма-квантов и пустое место - исчезнувшая от наблюдений электронейтральная диполька (е+е-), возвратившаяся в море Дирака;

в) дораскрыто ранее неизвестное свойство нейтрона, состоящее в том, что он, нейтрон, способен присоединять к себе или 1-2 протона. Или - один позитрон. В этом случае нейтрон с присоединенным позитроном превращается в протон нейтронного происхождения ПНП. Или - один протон и один позитрон, превращаясь в позитронный бета-распадный гелий 2 He 2 (***). Десятилетия мечтал я, что гелий два-два существует и это – доказательство моей гипотезы о кристаллической природе нуклонов и ядер, причем конструктивно повторяющих мою гипотезу ,. Только наше Открытие позволяло и позволяет понять, как устроен гелий 2 He 2 и предсказать его существование. Но не было ни малейших сведений об этом. А 4 января 2015 года мне удалось найти эти сведения в Википедии. УРА!!!

Или даже – в гелий с единственным нуклоном 2 He 1 .

Без нейтрона – два протона не соединяются, а с нейтроном – они в гелий 2 He 2 превращаются. Потому что они, протоны, разные;

г) раскрыт тем самым физический механизм слабых взаимодействий;

д) приоткрыт источник энергии в виде «аннигиляционного» излучения двух гамма-квантов по 0,511 МэВ при управляемых позитронных бета-распадах рис 9.2

Рис. 9.2. Основные физические механизмы генерации космического гамма-излучения. В области малых энергий (менее 1 МэВ) наблюдается мягкое гамма-излучение, возникающее при взаимодействии космических протонов с ядрами. Возбуждённые ядра переходят в основное состояние, с излучением гамма-квантов (механизм 1). В этой же области энергий происходит генерация дискретной линии 511 кэВ в результате аннигиляции электронов и позитронов (2). Движение электронов в магнитных полях сопровождается синхротронным излучением гамма-квантов при более высоких энергиях (3). Рассеяние электронов на фотонах малой энергии (например, на реликтовом излучении) приводит к так называемому обратному комптоновскому рассеянию гамма-квантов (4). В области
МэВ-ных энергий преобладает эффект генерации гамма-излучения при распаде нейтральных пионов, возникающих при столкновениях протонов космических лучей (5) ;

е) открылся подарок Природы людям, заключающийся в том, что человеку нет надобности нарабатывать (подражая Природе) и делать запас водорода в виде атомов с ПНП-ядрами. Природа это делает миллиарды лет (3) и накопила их, видимо, достаточно: рис 9.2. Человеку (в безбрежной Сибири) остается научиться выделять (из снега) водород с ПНП-ядрами и безопасно их использовать в качестве источника энергии;

ж) открытие позволяет нам разгадать гораздо большее количество загадок, таившихся в бета-распадных явлениях, в том числе, похоже, их участие в так называемом ХЯС. и

СВЕДЕНИЯ О ПРИОРИТЕТЕ И ПРИЗНАНИИ НОВИЗНЫ И ДОСТОВЕРНОСТИ

1. В прежние годы(60-е,70-е) я несколько раз обращался в Академию Наук СССР с просьбой рассмотреть мою гипотезу о кристаллическом строении ядер химических элементов, о их хорошем совпадении с известным тогда изотопическом составом (спектром) и даже с кривой ядерных сил трёх частиц. Мне отвечали и отписками, и разъяснениями, но я был военным, переводился в разные города и места, и многое утеряно. В АН СССР могут сохраниться.
2. В НИИЯФе, где я работал и учился на вечернем инженерном физ.факе МГУ, моей гипотезой не заинтересовались.
3. С появлением и у меня компьютера я засел за изучение накопившихся у меня книг по ядерной физике (после перенесенных инфарктов я уже не мог посещать Ленинку) и в результате сначала опубликовался в , ТМ , а затем издал книгу .
4. C 2009 г. начал выкладывать свои статьи в Интернет , , , , , . .

ФОРМУЛА ОТКРЫТИЯ

Открытие ранее неизвестного явления в виде физического механизма, состоящего в том, что в известном процессе электронного бета-распада свободного нейтрона при появлении (с интервалом 10-16 минут) гамма-кванта не менее 1,022 МэВ одна из ближайших (по ядерным масштабам) к свободному нейтрону пара электрон-позитрон из моря Дирака, диполька (е-е+), диссоциирует на е+ и е-, и возникший при этом позитрон е+ немедленно рекомбинирует с нейтроном (захватывается нейтроном), который превращается в протон нейтронного происхождения (ПНП) с излучением (высвобождением) электрона е- и части энергии, оставшейся невостребованной при рекомбинации позитрона е+ с нейтроном, (получившей название антинейтрино).

Библиография

1. Александров Ю.А. Фундаментальные свойства нейтрона М. 1982;

2. Аленицын А.Г., Бутиков Е.И., Кондратьев А.С. Краткий физико-математический справочник М 1990;

3. Ишханов Б.С. Нуклеосинтез во Вселенной;

4. Кикоин А.К. Две загадки бета-распада //Квант. - 1985. - № 5. - С. 30-31, 34;

5. Колпаков П.Е. Основы ядерной физики М 1969;

6. Маляров В.В. Основы теории атомного ядра М 1959;

7. Мантуров В.В. К вопросу о «скрытой массе Вселенной» ;

8. Мантуров В.В. Ядерные силы. Предложение разгадки ТМ февр. 2006;

9. Мантуров В.В. От кристаллических нуклонов и ядер к разгадке распределения простых чисел М 2007; 2007 и http://www.сайт/ ;

13. Мантуров В.В. О размере фотона или Гидрино Природой не предусмотрено ;

14. Мантуров В.В. Протоны различны, скорее, от природы, чем из-за навешанных на них «ярлыков» - спинов, ;

15. Мантуров В.В. Слабые взаимодействия. Новые представления 18. Нейтрино Википедия;

19. Панасюк М.И. Странники Вселенной или эхо Большого взрыва 1992 МГУ, http://nuclphys.sinp.msu.ru/pilgrims/;

20. Первый директор ИТЭФ, http://www.itep.ru/rus/history/Alihanov.shtml;

21. Семиков С.А. Баллистическая Теория Ритца и картина мироздания Нижний Новгород 2013;

22. Субатомная физика. Под редакцией проф.Б.С.Ишханова, МГУ, М 1994;

23. Таблица изотопов http://logicphysic.narod.ru/Tabl_H_Si.htm;

24. Физический энциклопедический словарь;

25. Физическая энциклопедия;

26. Ученый NASA заявил о работе реактора синтеза без синтеза http://www.membrana.ru/particle/16230/;

27. Широков Ю.М. и Юдин Н.П. Ядерная физика М 1972;

Бета-распад

β-распад, радиоактивный распад атомного ядра, сопровождающийся вылетом из ядра электрона или позитрона. Этот процесс обусловлен самопроизвольным превращением одного из нуклонов ядра в нуклон другого рода, а именно: превращением либо нейтрона (n) в протон (p), либо протона в нейтрон. В первом случае из ядра вылетает электрон (е -) - происходит так называемый β - -распад. Во втором случае из ядра вылетает позитрон (е +) - происходит β + -распад. Вылетающие при Б.-р. электроны и позитроны носят общее название бета-частиц. Взаимные превращения нуклонов сопровождаются появлением ещё одной частицы - нейтрино (ν ) в случае β+-распада или антинейтрино А, равное общему числу нуклонов в ядре, не меняется, и ядропродукт представляет собой изобар исходного ядра, стоящий от него по соседству справа в периодической системе элементов. Наоборот, при β + -распаде число протонов уменьшается на единицу, а число нейтронов увеличивается на единицу и образуется изобар, стоящий по соседству слева от исходного ядра. Символически оба процесса Б.-р. записываются в следующем виде:

где -Z нейтронов.

Простейшим примером (β - -распада является превращение свободного нейтрона в протон с испусканием электрона и антинейтрино (период полураспада нейтрона ≈ 13 мин ):

Более сложный пример (β - -распада - распад тяжёлого изотопа водорода - трития, состоящего из двух нейтронов (n) и одного протона (p):

Очевидно,что этот процесс сводится к β - -распаду связанного (ядерного) нейтрона. В этом случае β-радиоактивное ядро трития превращается в ядро следующего в периодической таблице элемента - ядро лёгкого изотопа гелия 3 2 Не.

Примером β + -распада может служить распад изотопа углерода 11 С по следующей схеме:

Превращение протона в нейтрон внутри ядра может происходить и в результате захвата протоном одного из электронов с электронной оболочки атома. Чаще всего происходит захват электрона

Б.-р. наблюдается как у естественно-радиоактивных, так и у искусственно-радиоактивных изотопов. Для того чтобы ядро было неустойчиво по отношению к одному из типов β-превращения (т. е. могло испытать Б.-р.), сумма масс частиц в левой части уравнения реакции должна быть больше суммы масс продуктов превращения. Поэтому при Б.-р. происходит выделение энергии. Энергию Б.-р. Е β можно вычислить по этой разности масс, пользуясь соотношением Е = mc2, где с - скорость света в вакууме. В случае β-распада

где М - массы нейтральных атомов. В случае β+-распада нейтральный атом теряет один из электронов в своей оболочке, энергия Б.-р. равна:

где me - масса электрона.

Энергия Б.-р. распределяется между тремя частицами: электроном (или позитроном), антинейтрино (или нейтрино) и ядром; каждая из лёгких частиц может уносить практически любую энергию от 0 до E β т. е. их энергетические спектры являются сплошными. Лишь при К-захвате нейтрино уносит всегда одну и ту же энергию.

Итак, при β - -распаде масса исходного атома превышает массу конечного атома, а при β + -распаде это превышение составляет не менее двух электронных масс.

Исследование Б.-р. ядер неоднократно ставило учёных перед неожиданными загадками. После открытия радиоактивности явление Б.-р. долгое время рассматривалось как аргумент в пользу наличия в атомных ядрах электронов; это предположение оказалось в явном противоречии с квантовой механикой (см. Ядро атомное). Затем непостоянство энергии электронов, вылетающих при Б.-р., даже породило у некоторых физиков неверие в закон сохранения энергии, т.к. было известно, что в этом превращении участвуют ядра, находящиеся в состояниях с вполне определённой энергией. Максимальная энергия вылетающих из ядра электронов как раз равна разности энергий начального и конечного ядер. Но в таком случае было непонятно, куда исчезает энергия, если вылетающие электроны несут меньшую энергию. Предположение немецкого учёного В. Паули о существовании новой частицы - нейтрино - спасло не только закон сохранения энергии, но и другой важнейший закон физики - закон сохранения момента количества движения. Поскольку Спин ы (т. е. собственные моменты) нейтрона и протона равны 1 / 2 , то для сохранения спина в правой части уравнений Б.-р. может находиться лишь нечётное число частиц со спином 1 / 2 . В частности, при β - -распаде свободного нейтрона n → p + e - + ν только появление антинейтрино исключает нарушение закона сохранения момента количества движения.

Б.-р. имеет место у элементов всех частей периодической системы. Тенденция к β-превращению возникает вследствие наличия у ряда изотопов избытка нейтронов или протонов по сравнению с тем количеством, которое отвечает максимальной устойчивости. Т. о., тенденция к β + -распаду или К-захвату характерна для нейтронодефицитных изотопов, а тенденция к β - -распаду - для нейтроноизбыточных изотопов. Известно около 1500 β-радиоактивных изотопов всех элементов периодической системы, кроме самых тяжёлых (Z ≥ 102).

Энергия Б.-р. ныне известных изотопов лежит в пределах от

периоды полураспада заключены в широком интервале от 1,3 · 10 -2 сек (12 N) до Бета-распад 2 10 13 лет (природный радиоактивный изотоп 180 W).

В дальнейшем изучение Б.-р. неоднократно приводило физиков к крушению старых представлений. Было установлено, что Б.-р. управляют силы совершенно новой природы. Несмотря на длительный период, прошедший со времени открытия Б.-р., природа взаимодействия, обусловливающего Б.-р., исследована далеко не полностью. Это взаимодействие назвали «слабым», т.к. оно в 10 12 раз слабее ядерного и в 10 9 раз слабее электромагнитного (оно превосходит лишь гравитационное взаимодействие; см. Слабые взаимодействия). Слабое взаимодействие присуще всем элементарным частицам (См. Элементарные частицы) (кроме фотона). Прошло почти полвека, прежде чем физики обнаружили, что в Б.-р. может нарушаться симметрия между «правым» и «левым». Это несохранение пространственной чётности было приписано свойствам слабых взаимодействий.

Изучение Б.-р. имело и ещё одну важную сторону. Время жизни ядра относительно Б.-р. и форма спектра β-частиц зависят от тех состояний, в которых находятся внутри ядра исходный нуклон и нуклон-продукт. Поэтому изучение Б.-р., помимо информации о природе и свойствах слабых взаимодействий, значительно пополнило представления о структуре атомных ядер.

Вероятность Б.-р. существенно зависит от того, насколько близки друг к другу состояния нуклонов в начальном и конечном ядрах. Если состояние нуклона не меняется (нуклон как бы остаётся на прежнем месте), то вероятность максимальна и соответствующий переход начального состояния в конечное называется разрешённым. Такие переходы характерны для Б.-р. лёгких ядер. Лёгкие ядра содержат почти одинаковое число нейтронов и протонов. У более тяжёлых ядер число нейтронов больше числа протонов. Состояния нуклонов разного сорта существенно отличны между собой. Это затрудняет Б.-р.; появляются переходы, при которых Б.-р. происходит с малой вероятностью. Переход затрудняется также из-за необходимости изменения спина ядра. Такие переходы называются запрещёнными. Характер перехода сказывается и на форме энергетического спектра β-частиц.

Экспериментальное исследование энергетического распределения электронов, испускаемых β-радиоактивными ядрами (бета-спектра), производится с помощью Бета-спектрометр ов. Примеры β-спектров приведены на рис. 1 и рис. 2 .

Лит.: Альфа-, бета- и гамма-спектроскопия, под ред. К. Зигбана, пер. с англ., в. 4, М., 1969, гл. 22-24; Экспериментальная ядерная физика, под ред. Э. Сегре, пер. с англ., т. 3, М., 1961.

Е. М. Лейкин.

Бета-спектр нейтрона. На оси абсцисс отложена кинетич. энергия электронов Е в кэв , на оси ординат - число электронов N (Е) в относительных единицах (вертикальными чёрточками обозначены пределы ошибок измерений электронов с данной энергиией).

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Синонимы :

Смотреть что такое "Бета-распад" в других словарях:

Бета распад, радиоактивные превращения атомных ядер, в процессе к рьхх ядра испускают электроны и антинейтрино (бета распад) либо позитроны и нейтрино (бета+ распад). Вылетающие при Б. р. электроны и позитроны носят общее назв. бета частиц. При… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Современная энциклопедия

Бета-распад - (b распад), вид радиоактивности, при котором распадающееся ядро испускает электроны или позитроны. При электронном бета распаде (b) нейтрон (внутриядерный или свободный) превращается в протон с испусканием электрона и антинейтрино (смотри… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

Бета-распад - (β распад) радиоактивные превращения атомных ядер, в процессе которых ядра испускают электроны и антинейтрино (β распад) либо позитроны и нейтрино (β+ распад). Вылетающие при Б. р. электроны и позитроны носят общее название бета частиц (β частиц) … Российская энциклопедия по охране труда

- (b распад). самопроизвольные (спонтанные) превращения нейтрона n в протон р и протона в нейтрон внутри ат. ядра (а также превращение в протон свободного нейтрона), сопровождающиеся испусканием эл на е или позитрона е+ и электронных антинейтрино… … Физическая энциклопедия

Самопроизвольные превращения нейтрона в протон и протона в нейтрон внутри атомного ядра, а также превращение свободного нейтрона в протон, сопровождающееся испусканием электрона или позитрона и нейтрино или антинейтрино. двойной бета распад… … Термины атомной энергетики

- (см. бета) радиоактивное превращение атомного ядра, при котором испускаются электрон и антинейтрино или позитрон, и нейтрино; при бета распаде электрический заряд атомного ядра изменяется на единицу, массовое число не меняется. Новый словарь… … Словарь иностранных слов русского языка

бета-распад - бета лучи, бета распад, бета частицы. Первая часть произносится [бэта] … Словарь трудностей произношения и ударения в современном русском языке

Сущ., кол во синонимов: 1 распад (28) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

Бета распад, бета распада … Орфографический словарь-справочник

БЕТА-РАСПАД - (ß распад) радиоактивное превращение атомного ядра (слабое взаимодействие), при котором испускаются электрон и антинейтрино или позитрон и нейтрино; при Б. р. электрический заряд атомного ядра изменяется на единицу, массовое (см.) не меняется … Большая политехническая энциклопедия

Книги

• Комплект таблиц. Физика. 9 класс (20 таблиц) , . Учебный альбом из 20 листов. Материальная точка. Координаты движущегося тела. Ускорение. Законы Ньютона. Закон всемирного тяготения. Прямолинейное и криволинейное движение. Движение тела по…

Ядра атомов устойчивы, но изменяют свое состояние при нарушении определенного соотношения протонов и нейтронов. В легких ядрах должно быть примерно поровну протонов и нейтронов. Если в ядре слишком много протонов или нейтронов, то такие ядра неустойчивы и претерпевают самопроизвольные радиоактивные превращения, в результате которых изменяется состав ядра и, следовательно, ядро атома одного элемента превращается в ядро атома другого элемента. При этом процессе испускаются ядерные излучения.

Существуют следующие основные типы ядерных превращений или виды радиоак­тивного распада: альфа-распад и бета-распад (электронный, позитронный и К-захват), внутренняя конверсия.

Альфа-распад – это испускание ядром радиоактивного изотопа альфа-частиц. Вследствие потери с альфа-частицей двух протонов и двух нейтронов распадающееся ядро превращается в другое ядро, в котором число протонов (заряд ядра) уменьшается на 2, а число частиц (массовое число) на 4. Следовательно, при данном радиоактивном распаде в соответствии с правилом смещения (сдвига), сформулированным Фаянсом и Содди (1913 г.), образующийся (дочерний) элемент смещен влево относительно исходного (материнского) на две клетки влево в периодической системе Д. И. Менделеева. Процесс альфа-распада в общем виде записывается так:

где X– символ исходного ядра;Y– символ ядра продукта распада; 4 2 He– альфа-частица,Q– освобожденный избыток энергии.

Например, распад ядер радия-226 сопровождается испусканием альфа-частиц, при этом ядра радия-226 превращаются в ядра радон-222:

Энергия, выделяющаяся при альфе-распаде, делится между альфа-частицей и ядром обратно пропорционально их массам. Энергия альфа-частиц строго связана с периодом полураспада данного радионуклида(закон Гейгера-Неттола). Это говорит о том, что, зная энергию альфа-частиц, можно установить период полураспада, а по периоду полураспада идентифицировать радионуклид. Например, ядро полония-214 характеризуется значениями энергии альфа-частиц Е = 7,687 МэВ и Т 1/2 = 4,510 -4 с, тогда как для ядра урана-238 Е = 4,196 МэВ и Т 1/2 = 4,510 9 лет. Кроме того, установлено, что чем больше энергия альфа-распада, тем быстрее он протекает.

Альфа-распад – достаточно распространенное ядерное превращения тяжелых ядер (уран, то­рий, полоний, плуто­ний, и др. с Z > 82); в настоящее время известно более 160 альфа-излучающих ядер.

Бета-распад – самопроизвольные превращения нейтрона в протон или протона в нейтрон внутри ядра, сопровождающиеся испусканием электроновили позитронов и антинейтриноили нейтрино е.

Если в ядре имеется излишек нейтронов (“нейтронная перегрузка” ядра), то происходит электронный бета-распад, при котором один из нейтронов превращается в протон, испуская при этом электрон и антинейтрино:

.

При этом распаде заряд ядра и, соответственно, атомный номер дочернего ядра увеличивается на 1, а массовое число не изменяется, т. е. дочерний элемент сдвинут в периодической системе Д. И. Менделеева на одну клетку вправо от исходного. Процесс бета-распада в общем виде записывается так:

.

Таким способом распада­ются ядра с избытком нейтронов. Например, распад ядер стронция-90 сопровождается испусканием электронов и превращением их в иттрий-90:

Часто ядра элементов, образующихся при бета-распаде, имеют из­быточную энергию, которая высвобождается испусканием одного или не­скольких гамма-квантов. Например:

Электронный бета-распад характерен для многих естественных и искусственно полученных радиоактивных элементов.

Если неблагоприятное соотношение нейтронов и протонов в ядре обусловлено излишком протонов, то происходит позитронный бета-распад, при котором ядро испускает позитрон и нейтрино в результате превращения протона в нейтрон внутри ядра:

Заряд ядра и, соответственно, атомный номер дочернего элемента уменьшается на 1, массовое число не изменяется. Дочерний элемент будет занимать место в периодической системе Д. И. Менделеева на одну клетку влево от материнского:

Позитронный распад наблюдается у некоторых искусственно полученных изотопов. Напри­мер, распад изотопа фосфора-30 с образованием кремния-30:

Позитрон, вылетев из ядра, срывает с оболочки атома “лишний” электрон (слабо связанный с ядром) или взаимодействует со свободным электроном, образуя пару “позитрон-электрон”. Вследствие того, что частица и античастица мгновенно взаимоуничтожаются с выделением энергии, то образованная пара превращается в два гамма-кванта с энергией, эквивалентной массе частиц (e + иe -). Процесс превращения пары “позитрон-электрон” в два гамма-кванта носит название аннигиляции (уничтожения), а возникающее электромагнитное излучение называется аннигиляционным. В данном случае происходит превращение одной формы материи (частиц вещества) в другую (излучение). Это подтверждается существованием обратной реакции – реакции образования пары, при которой электромагнитное излучение достаточно высокой энергии, проходя вблизи ядра под действием сильного электрического поля атома, превращается в пару “электрон-позитрон”.

Таким образом, при позитронном бета-распаде в конечном результате за пределы материнского ядра вылетают не частицы, а два гамма-кванта, обладающие энергией в 0,511 МэВ каждый, равной энергетическому эквиваленту массы покоя частиц – позитрона и электрона E= 2m e c 2 = 1,022 МэВ.

Превращение ядра может быть осуществлено путем электронного за­хвата, когда один из протонов ядра самопроизвольно захватывает электрон с одной из внутренних оболочек атома (K,Lи т. д.), чаще всего с К-оболочки, и превращается в нейтрон. Такой процесс на­зывают также К-захватом. Протон превращается в нейтрон согласно следующей реакции:

При этом заряд ядра уменьшается на 1, а массовое число не изменяется:

Например,

При этом место, освобожденное электроном, занимает электрон с внеш­них оболочек атома. В результате перестройки электронных оболочек испус­кается квант рентгеновского излучения. Атом по-прежнему сохраняет электрическую нейтральность, т. к. количество протонов в ядре при электронном захвате уменьшается на единицу. Таким образом, этот тип распада приводит к тем же результатам, что и позитронный бета-распад. Характерен он, как правило, для искусственных радионуклидов.

Энергия, выделяемая ядром при бета-распаде конкретного радионуклида, всегда постоянна, но ввиду того, что при этом типе распада образуется не две, а три частицы: ядро отдачи (дочернее), электрон (или позитрон) и нейтрино, то энергия по-разному в каждом акте распада перераспределяется между электроном (позитроном) и нейтрино, т. к. дочернее ядро всегда уносит одну и ту же порцию энергии. В зависимости от угла разлета нейтрино может уносить большую или меньшую энергию, в результате чего электрон может получить любую энергию от нуля до некоторого максимального значения. Следовательно, при бета-распаде бета-частицы одного и того же радионуклида имеют различную энергию, от нуля до некоторого максимального значения, характерного для распада данного радионуклида.По энергии бета-излучения практически невозможно произвести идентификацию радионуклида.

Некоторые радионуклиды могут распадаться одновременно двумя или тремя способами: путем альфа- и бета-распадов и через К-захват, сочетанием трех типов распадов. В таком случае превращения осуществляются в строго определенном соотношении. Так, например, естественный долгоживущий радиоизотоп калий-40 (Т 1/2 =1,4910 9 лет), содержание которого в природном калии составляет 0,0119 %, подвергается электрон­ному бета- распаду и К-захвату:

(88 % – электронный распад),

(12 % – К- захват).

Из описанных выше типов распадов, можно сделать вывод, что гамма-распада в “чистом виде” не существует. Гамма-излучение только лишь может сопутствовать различным типам распадов. При испускании гамма-излучения в ядре не изменяются ни массовое число, ни его заряд. Следовательно, природа радионуклида не изменяется, а меняется лишь содержащаяся в ядре энергия. Гамма-излучение испускается при переходе ядер с возбужденных уровней на более низкие уровни, в том числе и на основной. Например, при распаде цезия-137 образуется возбужденное ядро бария-137. Переход из возбужденного в стабильное состояние сопровождается испусканием гамма-квантов:

Так как время жизни ядер в возбужденных состояниях очень мало (обычно t10 -19 с), то при альфа- и бета-распадах гамма-квант вылетает практически одновременно с заряженной частицей. Исходя из этого, процесс гамма-излучения не выделяют в самостоятельный вид распада.По энергии гамма-излучения, как и по энергии альфа-излучения, можно произвести идентификацию радионуклида .

Внутренняя конверсия. Возбужденное (в результате того или иного ядерного превращения) состояние ядра атома свидетельствует о наличии в нем избытка энергии. В состояние с меньшей энергией (нормальное состояние) возбужденное ядро может переходить не только путем излучения гамма-кванта или выброса какой-либо частицы, но и путем внутренней конверсии, или конверсии с образованием электрон-позитронных пар.

Явление внутренней конверсии состоит в том, что ядро передает энергию возбуждения одному из электронов внутренних слоев (К-, L- или М-слой), который в результате этого вырывается за пределы атома. Такие электроны получили название конверсионных электронов. Следовательно, испускание электронов конверсии обусловлено непосредственным электромагнитным взаимодействием ядра с электронами оболочки. Конверсионные электроны имеют линейчатый спектр энергии в отличии от электронов бета-распада, дающих сплошной спектр.

Если энергия возбуждения превосходит 1,022 МэВ, то переход ядра в нормальное состояние может сопровождаться излучением пары «электрон–позитрон» с последующей их аннигиляцией. После того как произошла внутренняя конверсия, в электронной оболочке атома появляется «вакантное» место вырванного электрона конверсии. Один из электронов более удаленных слоев (с более высоких энергетических уровней) осуществляет квантовый переход на «вакантное» место с испусканием характеристического рентгеновского излучения.