Beta (β) Çürüməsini Müzakirə Edən Nümunə Suallar
Radioaktiv parçalanma, qeyri-sabit atom nüvəsinin daha sabit bir vəziyyətə çatmaq üçün hissəcikləri buraxdığı prosesdir. Bu məqalədə biz radioaktiv parçalanmanın bir növü olan beta (β) parçalanmasına diqqət yetirəcəyik. Əsas məqsədimiz beta parçalanmasını nümunələr və onların həlləri vasitəsilə anlamaqdır. Nümunələrə keçməzdən əvvəl beta parçalanmasının əsaslarını öyrənməklə başlayaq.
Beta Çürüməsinin Əsasları
Beta parçalanması müəyyən atom nüvələrinin beta hissəcikləri buraxmaqla çevrilməsini əhatə edir. Beta parçalanmasının iki növü var:
1. Beta-mənfi (β-) parçalanma: Bu parçalanmada nüvədəki neytron protona, elektrona (beta hissəciyi kimi tanınır) və elektron antineytrinoya çevrilir. Reaksiya tənliyi belədir:
\[
n \sağ arrow p + e^- + \bar{\nu}_e
\]
Burada, \(n \) neytron, \(p \) proton, \(e^- \) (beta) elektron və \(\bar{\nu}_e \) elektron antineytrinosudur.
2. Beta-plus (β+) parçalanması: Bu, nüvədəki protonun neytrona, pozitrona (antielektron) və elektron neytrinoya çevrilməsi zamanı baş verir. Tənlik belədir:
\[
p \rightarrow n + e^+ + \nu_e
\]
Burada \(e^+ \) pozitron, \(\nu_e \) isə elektron neytrinosudur.
Misal 1: Beta-mənfi Çürümə
Sual:
Karbon-14 nüvəsi (\( ^{14}_{6}\text{C} \)) beta-minus parçalanmasına məruz qalır. Bu parçalanmanın məhsullarını təyin edin və nüvə tənliyini yazın.
Müzakirə:
Əvvəlcə karbon-14-ün (\( ^{14}_{6}\text{C} \)) atom nömrəsinin 6, kütlə sayının isə 14 olduğunu müəyyən edirik. Beta-mənfi parçalanmada nüvədəki neytronlardan biri protona çevrilir. Bu o deməkdir ki, nüvənin atom nömrəsi bir vahid artır, kütlə sayı isə eyni qalır.
Karbon-14 üçün beta-minus parçalanma tənliyi belədir:
\[
^{14}_{6}\text{C} \rightarrow ^{14}_{7}\text{N} + e^- + \bar{\nu}_e
\]
Harada:
– Çürümənin məhsulu azot-14-dür (\( ^{14}_{7}\text{N} \)).
– Elektronlar (\( e^- \)) şüalanan beta hissəcikləridir.
– \( \bar{\nu}_e \) eyni zamanda şüalanan elektron antineytrinodur.
Misal 2: Beta-plus Çürüməsi
Sual:
Flüor-18 nüvəsi (\( ^{18}_{9}\text{F} \)) beta-plus parçalanmasına məruz qalır. Bu parçalanmanın məhsullarını təyin edin və nüvə tənliyini yazın.
Müzakirə:
Flüor-18 (\( ^{18}_{9}\text{F} \)) atom nömrəsi 9, kütlə ədədi isə 18-dir. Beta-plus parçalanmada nüvədəki proton atom nömrəsini bir azaldan neytrona çevrilir, lakin kütlə ədədi eyni qalır.
Flüor-18 üçün beta-plus parçalanma tənliyi belədir:
\[
^{18}_{9}\text{F} \rightarrow ^{18}_{8}\text{O} + e^+ + \nu_e
\]
Harada:
– Çürümənin məhsulu oksigen-18-dir (\( ^{18}_{8}\text{O} \)).
– Pozitron (\( e^+ \)) yayılan beta hissəcikdir.
– \( \nu_e \) eyni zamanda yayılan elektron neytrinosudur.
Nümunə Sual 3: Çürümə Enerjisi
Sual:
Əgər stronsium-90 izotopu (\( ^{90}_{38}\text{Sr} \)) itrium-90-a (\( ^{90}_{39}\text{Y} \)) parçalanırsa, beta-minus parçalanması zamanı ayrılan enerjini hesablayın. Stronsium-90-un kütləsi 89,907738 u, itrium-90-un kütləsi isə 89,907152 u-dur. Elektronun kütləsi 0,000548 u-dur.
Müzakirə:
Beta-mənfi parçalanma zamanı ayrılan enerji məhsullar və reaktivlər arasındakı kütlə fərqindən hesablana bilər və sonra Eynşteynin \(E=mc^2 \) tənliyindən istifadə edərək enerjiyə çevrilə bilər.
Kütlədəki dəyişiklik (\( \Delta m \)), buraxılan elektronun kütləsi də daxil olmaqla, ilkin kütlə ilə son kütlə arasındakı fərqdir:
\[
\Delta m = (\text{mass } ^{90}_{38}\text{Sr}) – (\text{mass } ^{90}_{39}\text{Y} + \text{elektron kütləsi})
\]
Dəyər əvəzlənməsi:
\[
\Delta m = 89,907738 \, \text{u} – (89,907152 \, \text{u} + 0,000548 \, \text{u})
\]
\[
\Delta m = 0,000038 \, \text{u}
\]
Kütlə dəyişikliklərinin enerjiyə çevrilməsi (1 u = 931.5 MeV/c²):
\[
E = \Delta m \dəfə 931.5 \, \text{MeV/c}^2
\]
\[
E = 0,000038 \, \text{u} \dəfə 931.5 \, \text{MeV}
\]
\[
E \təxminən 0,03537 \, \text{MeV}
\]
Çürümə zamanı ayrılan enerji təxminən 0,03537 MeV-dir.
Nəticə
Beta parçalanması, atom nüvələrində baş verə biləcək incə çevrilmələri anlamağımıza kömək edən maraqlı bir hadisədir. Beta-mənfi və beta-plus parçalanmasını öyrənməklə elementlərin digər elementlərə necə çevrildiyini müəyyən edə və proses zamanı ayrılan enerjini hesablaya bilərik. Bu nümunə məsələsi vasitəsilə radioaktiv parçalanmada iştirak edən dinamika və nüvə fizikasında fundamental anlayışların əhəmiyyəti haqqında daha dərindən məlumat əldə edirik.
