Mga Pananglitan nga Pangutana Mahitungod sa Beta (β) Decay
Ang radioactive decay mao ang proseso diin ang usa ka dili lig-on nga atomic nucleus mopagawas sa mga partikulo aron makab-ot ang mas lig-on nga estado. Niini nga artikulo, atong tukion ang beta (β) decay, usa ka matang sa radioactive decay. Ang atong pangunang tumong mao ang pagsabot sa beta decay pinaagi sa mga pananglitan ug sa ilang mga solusyon. Magsugod kita pinaagi sa pagkat-on sa mga sukaranan sa beta decay sa dili pa kita mosusi sa mga pananglitan.
Mga Sukaranan sa Beta Decay
Ang beta decay naglambigit sa pagbag-o sa pipila ka atomic nuclei pinaagi sa pagpagawas sa mga beta particle. Adunay duha ka klase sa beta decay:
1. Beta-minus (β-) decay: Niini nga decay, ang neutron sa nucleus mausab ngadto sa proton, electron (nailhan nga beta particle), ug electron antineutrino. Ang equation sa reaksyon mao ang:
\[
n \rightarrow p + e^- + \bar{\nu}_e
\]
Dinhi, ang \( n \) usa ka neutron, ang \( p \) usa ka proton, ang \( e^- \) usa ka (beta) nga elektron, ug ang \( \bar{\nu}_e \) usa ka elektron nga antineutrino.
2. Beta-plus (β+) decay: Kini mahitabo kung ang usa ka proton sa nucleus mausab ngadto sa neutron, positron (antielectron), ug electron neutrino. Ang equation mao ang:
\[
p \rightarrow n + e^+ + \nu_e
\]
Diin ang \( e^+ \) usa ka positron ug ang \( \nu_e \) usa ka electron neutrino.
Ehemplo 1: Beta-minus Decay
Pangutana:
Ang carbon-14 nucleus (\( ^{14}_{6}\text{C} \)) moagi sa beta-minus decay. Tinoa ang mga produkto niini nga decay ug isulat ang nuclear equation.
Panaghisgot:
Una, atong mailhan nga ang carbon-14 (\( ^{14}_{6}\text{C} \)) adunay atomic number nga 6 ug mass number nga 14. Sa beta-minus decay, usa sa mga neutron sa nucleus mausab ngadto sa proton. Kini nagpasabot nga ang atomic number sa nucleus motaas og usa ka unit, samtang ang mass number magpabilin nga pareho.
Ania ang beta-minus decay equation para sa carbon-14:
\[
^{14}_{6}\text{C} \rightarrow ^{14}_{7}\text{N} + e^- + \bar{\nu}_e
\]
Asa:
– Ang produkto sa pagkadunot mao ang nitroheno-14 (\( ^{14}_{7}\text{N} \)).
– Ang mga electron (\( e^- \)) mao ang mga gipagawas nga beta particle.
– Ang \( \bar{\nu}_e \) usa ka electron antineutrino nga gipagawas usab.
Ehemplo 2: Beta-plus Decay
Pangutana:
Ang fluorine-18 nucleus (\( ^{18}_{9}\text{F} \)) moagi sa beta-plus decay. Tinoa ang mga produkto niini nga decay ug isulat ang nuclear equation.
Panaghisgot:
Ang Fluorine-18 (\( ^{18}_{9}\text{F} \)) adunay atomic number nga 9 ug mass number nga 18. Sa beta-plus decay, ang proton sa nucleus mausab ngadto sa neutron nga mokunhod sa atomic number og usa, apan ang mass number magpabilin nga pareho.
Ania ang beta-plus decay equation para sa fluorine-18:
\[
^{18}_{9}\text{F} \rightarrow ^{18}_{8}\text{O} + e^+ + \nu_e
\]
Asa:
– Ang produkto sa pagkadunot mao ang oxygen-18 (\( ^{18}_{8}\text{O} \)).
– Ang Positron (\( e^+ \)) usa ka beta nga partikulo nga gipagawas.
– Ang \( \nu_e \) usa ka electron neutrino nga gipagawas usab.
Pananglitan nga Pangutana 3: Enerhiya sa Pagkadunot
Pangutana:
Kwentaha ang enerhiya nga gipagawas atol sa beta-minus decay kon ang isotope nga strontium-90 (\( ^{90}_{38}\text{Sr} \)) madunot ngadto sa yttrium-90 (\( ^{90}_{39}\text{Y} \)). Ang masa sa strontium-90 kay 89,907738 u, ug ang masa sa yttrium-90 kay 89,907152 u. Ang masa sa usa ka electron kay 0,000548 u.
Panaghisgot:
Ang enerhiya nga gipagawas atol sa beta-minus decay mahimong makalkulo gikan sa kalainan sa masa tali sa mga produkto ug mga reactant, dayon mabag-o ngadto sa enerhiya gamit ang equation ni Einstein \( E=mc^2 \).
Ang pagbag-o sa masa (\( \Delta m \)) mao ang kalainan tali sa inisyal nga masa ug sa katapusang masa, lakip ang masa sa gipagawas nga elektron:
\[
Delta m = (masa ^90_38Sr) – (masa ^90_39Y + masa sa elektron)
\]
Pag-ilis sa bili:
\[
\Delta m = 89,907738 \, \text{u} – (89,907152 \, \text{u} + 0,000548 \, \text{u})
\]
\[
\Delta m = 0,000038 \, \text{u}
\]
Pag-convert sa mga pagbag-o sa masa ngadto sa enerhiya (1 u = 931.5 MeV/c²):
\[
E = \Delta m \times 931.5 \, \text{MeV/c}^2
\]
\[
E = 0,000038 \, \text{u} \times 931.5 \, \text{MeV}
\]
\[
E \approx 0,03537 \, \text{MeV}
\]
Ang enerhiya nga gipagawas atol sa pagkadunot kay mga 0,03537 MeV.
Konklusyon
Ang beta decay usa ka makaiikag nga panghitabo nga makatabang kanato nga masabtan ang mga hinay nga pagbag-o nga mahimong mahitabo sulod sa atomic nuclei. Pinaagi sa pagtuon sa beta-minus ug beta-plus decay, atong mailhan kung giunsa ang mga elemento mausab ngadto sa ubang mga elemento ug makalkulo ang enerhiya nga gipagawas atol sa proseso. Pinaagi niining ehemplo nga problema, makakuha kita og mas lawom nga pagsabot sa dinamika nga nalambigit sa radioactive decay ug ang kahinungdanon sa mga pundamental nga konsepto sa nuclear physics.
