Dobbelt elektronfanging - Double electron capture
Kjernefysikk |
---|
Nucleus · nukleoner ( p , n ) · Kjerne sak · Kjerne kraft · Kjerne struktur · kjernereaksjon |
Dobbeltelektronfangst er en forfallsmodus av en atomkjerne . For et nuklid ( A , Z ) med et antall nukleoner A og atomnummer Z , er dobbeltelektronfangst bare mulig hvis massen av nuklidet ( A , Z −2) er lavere.
I denne modusen for forråtnelse, to av bane elektroner oppfanges via den svake vekselvirkningen av to protoner i kjernen og danner to nøytroner (To neutrinos sendes ut i løpet av prosessen). Siden protonene blir endret til nøytroner, antallet nøytroner øker med to, mens antall protoner Z avtar med to, og atommassetallet A forblir uforandret. Som et resultat, ved å redusere atomnummeret med to, forvandler dobbeltelektronfanging nuklidet til et annet element .
Eksempel:
130 56 Ba |
+ | 2 e - |
→ |
130 54 Xe |
+ | 2 ν e |
Sjeldenhet
I de fleste tilfeller er dette forfall modus er maskert av andre, mer sannsynlige måter som involverer færre partikler, så som enkelt elektron fanger . Når alle andre moduser er "forbudt" (sterkt undertrykt), blir dobbelt elektronfanging hovedråten. Det finnes 34 naturlig forekommende kjerner som antas å gjennomgå dobbelt elektronfanging, men prosessen er bekreftet ved observasjon i forfallet av bare tre nuklider: 78
36 Kr , 130
56 Ba , og 124
54 Xe .
Én grunn er at sannsynligheten for dobbelt elektronfanging er utrolig liten; de halveringstider for denne modusen ligge godt over 10 20 år. En annen grunn er at de eneste påviselige partiklene som er opprettet i denne prosessen er røntgenstråler og sneglerelektroner som sendes ut av det eksiterte atomskallet. I rekkevidden til energiene (~ 1–10 keV ) er bakgrunnen vanligvis høy. Dermed er den eksperimentelle påvisningen av dobbeltelektronfangst vanskeligere enn den for dobbelt beta-forfall .
Dobbelt elektronfangst kan ledsages av eksitasjon av datterkjernen. Dens eksitasjon er i sin tur ledsaget av et utslipp av fotoner med energier på hundrevis av keV.
Modi med positronutslipp
Hvis masseforskjellen mellom mor- og datteratomer er mer enn to masser av et elektron (1.022 MeV ), er energien som frigjøres i prosessen nok til å tillate en annen forfallsmåte, kalt elektronfangst med positronemisjon . Det skjer sammen med dobbelt elektronfangst, deres forgreningsforhold avhengig av kjernefysiske egenskaper.
Når masseforskjellen er mer enn fire elektronmasser (2.044 MeV), er den tredje modusen, kalt dobbelt positronforfall , tillatt. Bare seks naturlig forekommende nuklider kan forfalle via disse tre modusene samtidig.
Nøytraløs dobbeltelektronfangst
Ovennevnte prosess med fangst av to elektroner og utslipp av to nøytrinoer (to-nøytrino dobbeltelektronfangst) er tillatt av standardmodellen for partikkelfysikk : Ingen bevaringslover (inkludert bevaring av leptontall ) er brutt. Imidlertid, hvis leptontallet ikke er konservert, eller nøytrino er sin egen antipartikkel , kan en annen type prosess forekomme: den såkalte neutrinoløse dobbeltelektronfangsten. I dette tilfellet blir to elektroner fanget av kjernen, men nøytrinoer sendes ikke ut. Energien som frigjøres i denne prosessen blir ført bort av et indre bremsstrahlung gammakvantum .
Eksempel:
Denne forfallsmåten har aldri blitt observert eksperimentelt, og ville være i strid med standardmodellen hvis den ble observert.
Se også
- Dobbelt betaforfall
- Nøytroløs dobbel beta-forfall
- Beta forfall
- Neutrino
- Partikkelstråling
- Radioaktiv isotop
Referanser
Eksterne linker
- "Radioaktivitet oppdaget fra en halveringstid på en gang hver billion universer" . Vitenskap. Ars Technica . April 2019. arXiv : 1904.11002 . doi : 10.1038 / s41586-019-1124-4 .