Der Elektroneneinfang ist ein Prozess, bei dem ein Kern eines seiner Orbitalelektronen einfängt und ein Neutrino emittiert. Der Elektroneneinfang, auch als inverser Beta-Zerfall bekannt, wird manchmal als eine Art Beta-Zerfall bezeichnet , da der grundlegende nukleare Prozess, der durch die schwache Wechselwirkung vermittelt wird, der gleiche ist. Dabei kann ein protonenreicher Kern auch seine Kernladung um eine Einheit reduzieren, indem er ein Atomelektronen absorbiert.
Dabei kann ein Elternkern eines seiner Orbitalelektronen einfangen und ein Neutrino emittieren . Das Elektron wird normalerweise von einer inneren Hülle eines Atoms (K-Hülle) eingefangen. Dieser Prozess konkurriert mit dem positiven Beta-Zerfall, der bei leichteren Kernen häufiger auftritt. Der Elektroneneinfang ist der primäre Zerfall für Isotope mit unzureichender Energiedifferenz (Q <2 x 511 keV) zwischen dem Isotop und seiner voraussichtlichen Tochter, damit das Nuklid durch Emission eines Positrons zerfällt. Andererseits ist der Elektroneneinfang immer ein alternativer Zerfallsmodus für radioaktive Isotope, die genügend Energie haben, um durch Positronenemission zerfallen zu können.
Das resultierende Tochternuklid geht, wenn es sich in einem angeregten Zustand befindet, in der Regel in seinen Grundzustand über, wobei Gammastrahlung emittiert wird, aber die Entregung kann auch durch interne Umwandlung erfolgen. Da der Prozess eine Lücke in dem Elektronenenergieniveau hinterlässt, aus dem das Elektron stammt, kaskadieren die äußeren Elektronen des Atoms nach unten, um die unteren Atomniveaus aufzufüllen, und es werden gewöhnlich eine oder mehrere charakteristische Röntgenstrahlen emittiert. Manchmal kann Röntgenstrahlung mit einem anderen Orbitalelektronen interagieren, das aus dem Atom ausgestoßen wird. Dieses zweite ausgestoßene Elektron wird Auger-Elektron genannt.
EC mit Röntgenemission
EC mit Auger-Effekt
Theorie des Beta-Zerfalls – schwache Wechselwirkung
Der Beta-Zerfall wird durch die schwache Wechselwirkung bestimmt . Während der Beta – Zerfall eines von zwei nach unten Quark Veränderungen in einen up Quark durch einen W Emittieren – Bosonen (wegträgt , eine negative Ladung). Die W – Boson zerfällt dann in ein Beta – Teilchen und ein Antineutrino . Dieser Vorgang entspricht dem Vorgang, bei dem ein Neutrino mit einem Neutron interagiert.
Wie aus der Abbildung ersichtlich, ändert die schwache Wechselwirkung eine Quark-Geschmacksrichtung in eine andere. Beachten Sie, dass das Standardmodell sechs Aromen von Quarks und sechs Aromen von Leptonen zählt. Die schwache Wechselwirkung ist der einzige Vorgang, bei dem sich ein Quark in einen anderen Quark oder ein Lepton in einen anderen Lepton ändern kann (Geschmacksänderung). Weder die starke Wechselwirkung noch elektromagnetischGeschmacksänderungen zulassen. Diese Tatsache ist bei vielen Zerfällen von Kernteilchen entscheidend. In dem Fusionsprozess, der beispielsweise die Sonne antreibt, interagieren zwei Protonen über die schwache Kraft, um einen Deuteriumkern zu bilden, der weiter unter Bildung von Helium reagiert. Ohne die schwache Wechselwirkung würde das Diproton durch Protonenemission wieder in zwei ungebundene Wasserstoff-1-Protonen zerfallen. Infolgedessen würde die Sonne ohne sie nicht brennen, da die schwache Wechselwirkung die Transmutation p -> n verursacht.
Im Gegensatz zum Alpha-Zerfall existieren weder das Beta-Teilchen noch das dazugehörige Neutrino vor dem Beta-Zerfall im Zellkern, sondern entstehen beim Zerfall. Durch diesen Prozess erhalten instabile Atome ein stabileres Verhältnis von Protonen zu Neutronen. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Nuklid aufgrund von Beta und anderen Zerfallsformen zerfällt, wird durch seine nukleare Bindungsenergie bestimmt. Damit entweder Elektronen- oder Positronenemissionen energetisch möglich sind, muss die Energiefreisetzung (siehe unten) oder der Q-Wert positiv sein.
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