Una partícula beta también llamado rayos beta o radiación beta, (símbolo β) es un electrón o positrón de alta energía y alta velocidad emitido por la desintegración radiactiva de un núcleo atómico durante el proceso de desintegración beta. Hay dos formas de desintegración beta, decaimiento β− y emisión β+, que producen electrones y positrones, respectivamente. Es un electrón que sale despedido de una desintegración beta. Por la ley de Fajans, si un átomo emite una partícula beta, su carga eléctrica aumenta en una unidad positiva y el número de masa no varía. Esto se debe a que el número de masa o másico solo representa el número de protones y neutrones; en este caso el número total no se ve afectado, ya que un neutrón pasa a ser protón, emitiendo un electrón. Cabe destacar que el electrón emitido proviene del núcleo del átomo (transformación entre quarks) y no de un orbital de este.
Un núcleo atómico inestable con un exceso de neutrones puede experimentar una desintegración β− donde un neutrón se convierte en un protón, un electrón y un electrón antineutrino (la antipartícula del neutrino):
Este proceso está mediado por la interacción débil. El neutrón se convierte en un protón a través de la emisión de un W-bosón virtual. A nivel de quark, la emisión W- convierte un quark abajo en un quark arriba, convirtiendo un neutrón (un quark arriba, y dos quarks abajo ) en un protón (dos quarks arriba y un quark abajo). El boson virtual W- luego se descompone en un electrón y un antineutrino.
La descomposición β− ocurre comúnmente entre los subproductos de fisión ricos en neutrones producidos en reactores nucleares. Los neutrones libres también se descomponen a través de este proceso. Ambos procesos contribuyen a las copiosas cantidades de rayos beta y antineutrinos electrónicos producidos por las barras de combustible del reactor de fisión.
Los núcleos atómicos inestables con un exceso de protones pueden experimentar una desintegración β+, también llamada decaimiento de positrones, donde un protón se convierte en un neutrón, un positrón y un neutrino de electrones:
La desintegración Beta-plus solo puede ocurrir dentro de los núcleos cuando el valor absoluto de la energía de unión del núcleo hijo es mayor que el del núcleo principal, es decir, el núcleo secundario es un estado de menor energía.
El diagrama del esquema de descomposición que acompaña muestra la desintegración beta de Cs-137. Cs-137 se caracteriza por un pico gamma característico a 661 KeV, pero esto es realmente emitido por el radionúclido hija Ba-137m. El diagrama muestra el tipo y la energía de la radiación emitida, su abundancia relativa y los núclidos hijos después de la descomposición.
Fósforo-32 es un emisor beta ampliamente utilizado en medicina y tiene una vida media corta de 14.29 días y se descompone en azufre-32 por desintegración beta, como se muestra en esta ecuación nuclear:
1,709 MeV de energía se libera durante la descomposición. La energía cinética del electrón varía con un promedio de aproximadamente 0,5 MeV y el resto de la energía es transportada por el electrón antineutrino casi indetectable. En comparación con otros nucleidos emisores de radiación beta, el electrón es moderadamente energético. Está bloqueado por alrededor de 1 m de aire o 5 mm de vidrio acrílico.
Henri Becquerel, mientras experimentaba con fluorescencia, descubrió accidentalmente que el uranio impresionaba una placa fotográfica, envuelta con papel negro, con una radiación desconocida que no pudo ser considerada como rayos X.
Ernest Rutherford continuó estos experimentos y descubrió dos tipos diferentes de radiación:
Publicó sus resultados en 1899.
En 1900 Becquerel midió la relación masa carga (e ∕ m) para las partículas beta por el método que J.J. Thomson había usado para estudiar los rayos catódicos e identificar el electrón. Encontró que para una partícula beta e ∕ m era la misma que la de los electrones de Thomson, y por lo tanto sugirió que la partícula beta era, de hecho, un electrón.
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