Beta rozpad

thumb|right|Beta rozpad

**Beta rozpad** alebo vhodnejšie **premena beta** (iné názvy pozri nižšie) je typ rádioaktívneho rozpadu. Vznikajú pri ňom tzv. častice beta.

Existujú dva druhy beta rozpadu. Pri beta mínus rozpade sa neutrón premieňa na protón, pričom je emitovaný elektrón a elektrónové antineutríno. Pri beta plus rozpade sa protón premieňa na neutrón, pričom emituje pozitrón a elektrónové neutríno. Za beta rozpad je zodpovedná slabá interakcia.

## Názvy
Jazykové varianty vyššie uvedených názvov sú:
***beta-rozpad, β-rozpad, β rozpad, betarozpad, rozpad beta, rozpad β**
***premena β, beta premena, beta-premena, β-premena, β premena, betapremena** [namiesto slova premena je zriedkavo slovo **transmutácia**].

## Teoretický opis beta rozpadu
[thumb|right|280px| [Feynmanov diagram pre beta rozpad neutrónu na protón prostredníctvom intermediálneho ťažkého W<sup>-</sup> bozónu, ktorý sa následne rozpadá na elektrón a elektrónové antineutríno.]]

Zjednotená teória elektroslabej interakcie vysvetľuje beta mínus rozpad neutrónu takto: jeden z down kvarkov neutrónu sa premieňa na up kvark, čím dôjde k premene neutrónu na protón. Pri tom je emitovaný W- bozón, ktorý sa následne rozpadá na pár elektrón a elektrónové antineutríno. Tento proces sa obvykle v časticovej fyzike znázorňuje pomocou Feynmanovho diagramu.

## Beta rozpad voľného neutrónu a protónu

* β- rozpad voľného neutrónu

: n^0 \rightarrow p^+ + e^- + \bar{\nu}_e.

* β+ rozpad voľného protónu

: \mathrm{energia} + p^+ \rightarrow n^0 + e^+ + {\nu}_e.

Voľný neutrón sa rozpadá pri β rozpade s polčasom rozpadu 10,6 min. Tento proces prebieha spontánne, teda bez dodávania energie. Naopak beta plus rozpad voľného protónu musí byť vyvolaný dodaním energie, pretože pokojová hmotnosť neutrónu je vyššia ako pokojová hmotnosť protónu. 

## Beta rozpad prvkov
Ak je protón alebo neutrón časťou atómového jadra, potom dochádza beta rozpadom k transmutácii jedného jadra na iné. Beta plus rozpadom sa nestabilné materské jadro premieňa na dcérske jadro s protónovým číslom o jedna menším, teda na nasledujúce ľahšie jadro. Naopak beta mínus rozpadom sa nestabilné materské jadro premieňa na jadro s protónovým číslom o jedna väčším, teda na nasledujúce ťažšie dcérske jadro. V druhom príklade dochádza na rozdiel od voľného protónu k beta plus rozpadu spontánne. To je možné práve preto, že väzbová energia dcérskeho jadra je menšia ako energia materskeho jadra.

:\mathrm 

Kde:
* \alpha  je konštanta jemnej štruktúry
* Z je protónové číslo rozpadajúceho sa atómu
* \beta  je pomer rýchlosti beta elektrónu ku rýchlosti svetla

Nech

:  f = \epsilon_0 - \epsilon = \sqrt{ \frac{N}{F_\epsilon \sqrt{\epsilon^2 -1 }}}  

Následným vynesením závislosti f na \epsilon by sme v ideálnom prípade mali dostať priamku (pozri obrázok vedľa}, ktorá sa naýva Fermiho grafom (občas tiež Kurieho graf). Priesečník tejto priamky s osou x udáva maximálnu možnú energiu elektrónu, z ktorej môžeme teoreticky určiť pokojovú hmotnosť neutrína.

## História
Ernest Rutherford a Frederick Soddy v roku 1903 vyslovili hypotézu, v ktorej Becquerelom objavenú prirodzenú rádioaktivitu (1896) vysvetľujú pomocou premeny prvkov. Vychádzajúc z tejto hypotézy v roku 1913 formulovali Kasimir Fajan a Soddy pravidlá rádioaktívnych prechodov, v ktorých vysvetlili pozorované prirodzené rozpadové rady pomocou alfa a beta rozpadov. V roku 1911 Lisa Meitner and Otto Hahn experimentálne poukázali na to, že energetické spektrum elektrónov emitovaných pri beta rozpade je kontinuálne, a nie diskrétne. V tomto expeimente neboli detegované neutrína, ktoré dovtedy neboli ani objavené ani teoreticky predpovedané. Kontinuálne spektrum beta rozpadu tak bolo v rozpore so zákonom zachovania energie. Druhý problém spočíval v tom, že atóm N-14 mal spin 1, čo bolo v rozpore s predpoveďou spinu &frac12; pochádzajúcou od Ernesta Rutherforda. výsledky tohto experimentu boli definitívne potvrdené v nasledujúcom období rokov 19201927, Charlesom Drummondom Ellisom (spoločne s Jamesom Chadwickom a kolegami). Riešenie oboch problémov navrhol v roku 1930 Wolfgang Pauli, ktorý predpovedal existenciu ľahkej neutrálnej častice, ktorú nazval "neutrón". V roku 1931 Enrico Fermi premenoval Pauliho neutrón na neutríno a v roku 1934 publikoval teoretický model 
beta rozpadu, ktorý úspešne vysvetlil pozorované javy (v súčasnosti je tento model už prekonaný).
β+-rozpad pozorovali v roku 1934 Irène a Frédéric Joliot-Curie. V roku 1956 Wu Ťien-siung experimentálne preukázala naručenie parity v beta rozpade. Tento efekt teoreticky predpovedali Tsung-Dao Lee a Chen Ning Yang. 

## Referencie

Kategória:Rádioaktivita