Elektronikus rögzítés

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2020. december 8-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzéshez 1 szerkesztés szükséges .

Elektronikus rögzítés , e - capture - az atommagok béta-bomlásának egyik fajtája . Az elektronbefogás során az atommag egyik protonja befog egy keringő elektront , és neutronná alakul, és elektronneutrínót bocsát ki . Ekkor az atommag töltése eggyel csökken. A mag tömegszáma , mint minden más típusú béta-bomlás esetében, nem változik. Ez a folyamat jellemző a protonfeleslegű atommagokra . Ha a szülő- és a gyermekatom közötti energiakülönbség (a béta-bomlás rendelkezésre álló energiája) meghaladja az 1,022 MeV -ot (az elektron tömegének kétszerese), az elektronbefogás mindig versenyez egy másik típusú béta-bomlással, a pozitron-bomlással . Például a rubídium- 83 csak elektronbefogással alakul kripton-83-sá (a rendelkezésre álló energia körülbelül 0,9 MeV), míg a nátrium-22 neon-22- vé bomlik elektronbefogással és pozitronbomlással (a rendelkezésre álló energia körülbelül 2,8 MeV). Az elektronbefogás jól ismert és leggyakrabban emlegetett példája a kálium-40 argonná történő átalakulása , ennek a bomlási csatornának a valószínűsége körülbelül 10%.

Mivel az atommagban lévő protonok száma (vagyis a magtöltés) csökken az elektronbefogás során, ez a folyamat az egyik kémiai elem magját egy másik elem magjává alakítja, amely közelebb van a periódusos rendszer elejéhez.

Az elektronikus rögzítés általános sémája:

\mathrm {p} ^{+}+\mathrm {e} ^{-}\rightarrow \mathrm {n} +{\nu }_{e}\,.

Néhány példa az elektronikus rögzítésre:

\mathrm {{}_{13}^{26}Al} +\mathrm {e} ^{-}\rightarrow \mathrm {{}_{12}^{26}Mg} +{\nu } _{e}\,,

\mathrm {{}_{28}^{59}Ni} +\mathrm {e} ^{-}\rightarrow \mathrm {{}_{27}^{59}Co} +{\nu } _{e}\,.

Folyamatok az elektronhéjban

Az elektront az atommag fogja be, általában a hozzá legközelebbi elektronhéjakkal (K, L, M, N, ... sorrendben), és ha egyéb dolgok megegyeznek, az s befogásának valószínűsége - elektron maximális. Ráadásul az atommagban lévő protonok sűrűsége a magtöltés növekedésével növekszik, így a nehéz atommagoknál nagyobb az elektronbefogás. A K-héjból történő elektronbefogás esetén a folyamatot K-befogásnak, az L-héjból L-befogásnak, stb.

Az atom az elektronbefogás során gerjesztett állapotba kerül egy elektron nélküli belső héjjal (vagy ahogy mondják, egy „lyukkal”, egy üres hellyel a belső héjon). Az atomi héj gerjesztését úgy távolítjuk el, hogy az egyik felső héjról egy elektron alsó szintjére lépünk, a magasabb héjon kialakult üresedést pedig egy még magasabb héjból származó elektron töltheti be, stb. ezt az esetet egy vagy több röntgenfoton és /vagy egy vagy több Auger-elektron viszi el . Ha vákuumban vagy ritkított gázban elhelyezkedő atomban elektronbefogás történik, akkor a bomló atom általában többszörösen töltött pozitív iont képez az Auger-elektronok elvesztése miatt; annak a valószínűsége, hogy egy atom semleges marad, egy százalék vagy annál kisebb nagyságrendű.

Az energia és a lendület megoszlása a bomlástermékek között

Az e-capture során előállított elektronneutrínók monoenergetikus spektrummal rendelkeznek, mivel a bomlási kinetikus energia két részecske között oszlik meg: egy neutrínó és egy visszarúgási atommag között. Ezeknek a részecskéknek a nyomatékai a tehetetlenségi középpont rendszerében azonban egyenlőek, mivel a leánymag sok nagyságrenddel nagyobb, mint a neutrínó, ezért a bomlás során felszabaduló energiát szinte teljes mértékben elviszi a neutrínó. . A visszarúgási atommagok jellemző kinetikai energiája mindössze néhány eV (könnyű atommagoknál több tíz eV), az atommag jellegzetes visszarúgási sebessége kilométer per másodperc. Az elektronbefogás során felszabaduló energia egy része az elektronhéjra kerül (ez az energia megegyezik a befogott elektron kötési energiájával), és a héjban kaszkád átmenetekben szabadul fel (lásd fent).

Ritka esetekben az elektronbefogást belső bremsstrahlung gamma-kvantumának megjelenése kíséri . Ebben az esetben az energia és az impulzus eloszlik a három részecske között, és a neutrínó, a bremsstrahlung foton és a visszarúgás atommag energiaspektruma folytonossá válik. Ezt a folyamatot meg kell különböztetni a leánymag egyik gerjesztett szintjének populációjával végzett elektronbefogástól, ami sok esetben még valószínűbb, mint a talajszint populációja (ha a talajszintre való átmenetet a szabályok elnyomják spin és paritásválasztás ) .

Néhány példa az e -capture lecsengésére

Példák az e -capture- bomlást tapasztaló magokra

\beta ^{\operátornév {+} }

{\mathrm {{}_{{13}}^{{26}}Al}}+{\mathrm {e}}^{-}\rightarrow {\mathrm {{}_{{12}}^{{ 26}}Mg}}+{\nu }_{e}

;

{\mathrm {{}_{{28}}^{{59}}Ni}}+{\mathrm {e}}^{-}\rightarrow {\mathrm {{}_{{27}}^{{ 59}}Co}}+{\nu }_{e}

;

\mathrm {{}_{\ 7}^{13}N} +\mathrm {e} ^{-}\rightarrow \mathrm {{}_{\ 6}^{13}C} +{\ nu }_{e}

;

\mathrm {{}_{\ 9}^{18}F} +\mathrm {e} ^{-}\rightarrow \mathrm {{}_{\ 8}^{18}O} +{\ nu }_{e}

;

\mathrm {{}_{\ 49}^{110}In} +\mathrm {e} ^{-}\rightarrow \mathrm {{}_{\ 48}^{110}Cd} +{\ nu }_{e}

. Példa egy olyan magra, amelynek -bomlása ismeretlen

\beta ^{+}

\mathrm {{}_{\ 82}^{205}Pb} +\mathrm {e} ^{-}\rightarrow \mathrm {{}_{\ 81}^{205}Tl} +{\ nu }_{e}

. Példa egy magra, amely három különböző csatornán keresztül bomlik, -, -bomlik és e -befogás a kálium-40 magból

\beta ^{-}\!

\beta ^{+}\!

\mathrm {{}_{19}^{40}K} +\mathrm {e} ^{-}\rightarrow \mathrm {{}_{18}^{40}Ar} +{\nu } _{e}\quad

(valószínűség 11%)

\mathrm {{}_{19}^{40}K} \rightarrow \mathrm {{}_{20}^{40}Ca} +\mathrm {e} ^{-}+{\overline { {\nu }_{e))}\quad

(89% esély)

\mathrm {{}_{19}^{40}K} \rightarrow \mathrm {{}_{18}^{40}Ar} +\mathrm {e} ^{+}+{\nu } _{e}\quad

(valószínűség 0,001%)

Nagyon ritka a kettős elektronbefogás (a kettős béta-bomlással analóg ), először 2019-ben figyelték meg [1] [2] :

\mathrm {{}_{\ 54}^{124}Xe} +2\mathrm {e} ^{-}\rightarrow \mathrm {{}_{\ 52}^{124}Te} +2 {\nu }_{e}.

Az elektronikus környezet hatása az e - capture valószínűségére

A radioaktív atommagok, amelyeknél megengedett a tiszta elektronbefogás, akkor stabilak, ha teljesen ionizáltak (az ilyen ionokat "csupasznak" nevezik). Az ilyen atommagok, amelyek egy felrobbanó szupernóva r-folyamatai során keletkeznek, és a környező plazma kellően magas hőmérsékletén kilökődnek az űrbe, teljesen ionizáltak és így az elektronbefogás szempontjából stabilak maradhatnak mindaddig, amíg elektronokkal nem találkoznak az űrben. Az elemek eloszlásának anomáliáit részben az elektronbefogás ezen tulajdonságának köszönhetik.

A kémiai kötések az elektronbefogás valószínűségét is befolyásolhatják (bár kis mértékben, általában 1%-nál kisebb mértékben), az atommag közelében lévő elektronsűrűség megváltoztatásával [3] . Kísérletileg azt is megállapították, hogy az elektronbefogás valószínűségét valamelyest (nagyon csekély mértékben) befolyásolja a környezet hőmérséklete és nyomása, valamint az atommag elektronsűrűségének változása is. A környezetnek a bomlás valószínűségére gyakorolt érzékelhető hatása megkülönbözteti az elektronbefogást a radioaktív bomlás egyéb típusaitól.

Lásd még

Jegyzetek

↑ Nadja Podbregar. Der seltenste Zerfall des Universums (2019. április 25.). (határozatlan)
↑ Robert Gast. Spektrum der Wissenschaft, 18 Trilliarden Jahre Halbwertszeit (2019. április 24.). (határozatlan)
↑ Philip Ball. A radioaktivitás gyorsan előrehalad. Egy radioaktív elem bomlási sebessége felgyorsult.. - Nature, 2004. - doi : 10.1038/news040913-24 .

Linkek

Electron Capture // Thomas Jefferson Nemzeti Accelerator
ELEKTRONIKUS RÖGZÍTÉS // Fizikai enciklopédikus szótár. — M.: Szovjet Enciklopédia. A. M. Prokhorov főszerkesztő. 1983.
2.2.3 Elektronikus rögzítés // Beckman