乙種粒子

β粒子（英語：Beta particle），又譯貝塔粒子或貝他粒子即是指當放射性物質發生β衰變，β衰變就是原子核自發地放射出β粒子或俘獲一個軌道電子而發生的轉變。放出電子的衰變過程稱為β-衰變；放出正電子的衰變過程稱為β+衰變；原子核從核外電子殼層中俘獲一個軌道電子的衰變過程稱為軌道電子俘獲，俘獲K層電子叫K俘獲，俘獲L層的叫L俘獲，其餘類推。通常，K俘獲的幾率量大。在 β衰變中，原子核的質量數不變，只是電荷數改變了一個單位。所釋出的高能量電子，其速度可達至光速的90%(為每秒269813.2122千米）。（這其中，關於是光速的90%還是99%，還有還沒有確切的數據）

基本介紹

• 中文名：乙種粒子
• 外文名：A particle
• 性質：生物
• 釋義：俘獲一個軌道電子而發生的轉變

乙種粒子衰變（即β衰變）

三種類型

β衰變中，原子核發生下列三種類型的變化：

其中X和Y分別表示母核和子核，A和Z為母核的質量數和質子數,e和e為電子和正電子，v和堸為中微子和反中微子。 β衰變能分別表示為

其中mx和my為母核原子和子核原子的靜止質量,me為電子的靜止質量，Wi為軌道電子結合能，с為光速。

軌道電子俘獲過程所形成的子核原子，由於缺少了一個內層電子，原子處於激髮狀態，它可以通過不同方式退激。對於K俘獲，當L層電子跳到K層填充空位,可以發射標識X射線，或稱特徵X 射線。它的能量是 K層和L層電子的結合能之差hv=Wk-WL；當L層電子跳到K層空位時，也可以不發射標識X射線，而把能量交給另一個L層電子，使其克服結合能而飛出，這種電子稱為俄歇電子,它的動能Ee=hv-WL=Wk-2WL。軌道電子俘獲總伴隨有標識X射線或俄歇電子的產生。

β衰變的電子中微子理論 　β衰變中放出的β粒子的能量是從 連續分布的。為了解釋這一現象，1930年，W.泡利提出了β衰變放出中性微粒的假說。1933年，E.費密在此基礎上提出了β衰變的電子中微子理論。這個理論認為：中子和質子可以看作是同一種粒子（核子）的兩個不同的量子狀態，它們之間的相互轉變，相當於核子從一個量子態躍遷到另一個量子態，在躍遷過程中放出電子和中微子。β粒子是核子的不同狀態之間躍遷的產物，事先並不存在於核內。所以,引起β衰變的是電子-中微子場同原子核的相互作用，這種作用屬於弱相互作用。這個理論成功地解釋了β譜的形狀，給出了β衰變的定量的描述。

β躍遷幾率 　根據量子力學的微擾論，費密理論給出單位時間發射動量在p到p+dp間β粒子的幾率為

, (1)

式中g是弱相互作用常數,Mif是躍遷矩陣元,啚是普朗克常數h除以2π,F(Z，E)是庫侖改正因子，它描述核的庫侖場對發射β粒子的影響,是子核電荷數Z和β粒子能量E的函式。躍遷幾率的大小主要由躍遷矩陣元|Mif|的大小決定。

β躍遷分類 　根據躍遷矩陣元的大小，可將β躍遷分為容許躍遷、一級禁戒躍遷、二級禁戒躍遷等。級次越高，躍遷幾率越小；相鄰兩級間，幾率可以相差幾個數量級。

費密理論給出β衰變對母核同子核間的自旋和宇稱變化的選擇定則:對於允許躍遷,自旋變化|ΔI|=0,1,宇稱變化 Δπ=+1；對於一級禁戒躍遷，|ΔI|=0，1，2，Δπ=－1；對於二級以上的如n級禁戒躍遷，|ΔI|=n，n+1，Δπ=(－1)。

β衰變的居里描繪

在β衰變的研究中,常將式(1)改寫為

, (2)式中。對容許躍遷,|Mif|與β粒子的能量無關，K為常數。此時若以為縱坐標,E為橫坐標作圖，則得一條直線。直線同橫軸的交點為β粒子的最大能量Em。這種圖稱為居里描繪,也稱費密-居里圖。這樣,居里描繪可用來精確地測定Em。此外,也可用來分解複雜的β譜。對於禁戒躍遷，Mif往往不是常數，則按式(2)作圖時不是一條直線。這時可引入一個同β粒子能量有關的因子Sn(E)對居里描繪進行改正,即把K中同能量有關的因子分出來，，使K┡為常數。此時式(2)可寫成

,改正後的居里描繪取

對E作圖，仍是一條直線。Sn(E)由理論可以計算。因而,通過理論同實驗的比較,可決定Sn(E)，從而可以定出禁戒躍遷級次n。

薩晉關係

通過對β粒子動量分散式(1)的積分,假定躍遷矩陣元Mif同β粒子能量的關係可以忽略，便得到β衰變常數λ或半衰期T½。,(3)

式中f(Z,Em)稱為費密積分函式。pm為電子的最大動量。

當β粒子的最大能量遠大於它的靜止能量，

並且可以忽略核的庫侖場對發射β粒子的影響時，

從而可得關係。

這一關係稱為薩晉關係，

它表示β衰變常數（或半衰期）隨β粒子的最大能量Em的變化而劇烈地變化。

由薩晉關係可見，僅僅以半衰期（或衰變常數）的大小不能反映β躍遷的級次。

因此需要引入比較半衰期fT½。由於fT½值與|Mif|成反比,

而|Mif|的大小對不同級次的躍遷有很大差別，從而fT½值可用來比較躍遷的

級次。這就是稱fT½為比較半衰期的由來。

實驗測得的各級躍遷的lgfT½值大致範圍如下：躍遷級次　lgfT½

容　許　3～6

一級禁戒　6～10二級禁戒　10～13

三級禁戒　15～18β

射線

β射線：高速運動的電子流0/-1e，貫穿能力很強，電離作用弱，本來物理世界裡沒有左右之分的，但β射線卻有左右之分。貝塔粒子即β粒子，是指當放射性物質發生β衰變，所釋出的高能量電子，其速度可達至光速的99%。 在β衰變過程當中，放射性原子核通過發射電子和中微子轉變為另一種核，產物中的電子就被稱為β粒子。在正β衰變中，原子核內一個質子轉變為一個中子，同時釋放一個正電子，在“負β衰變”中，原子核內一個中子轉變為一個質子，同時釋放一個電子，即β粒子。