ឧទាហរណ៍សំណួរពិភាក្សាអំពីភាពពុកផុយបេតា (β)
ការរលួយវិទ្យុសកម្មគឺជាដំណើរការដែលស្នូលអាតូមមិនស្ថិតស្ថេរបញ្ចេញភាគល្អិតដើម្បីសម្រេចបាននូវស្ថានភាពដែលមានស្ថេរភាពជាងមុន។ នៅក្នុងអត្ថបទនេះ យើងនឹងផ្តោតលើការរលួយបេតា (β) ដែលជាប្រភេទនៃការរលួយវិទ្យុសកម្ម។ គោលដៅចម្បងរបស់យើងគឺដើម្បីយល់ពីការរលួយបេតាតាមរយៈឧទាហរណ៍ និងដំណោះស្រាយរបស់វា។ ចូរចាប់ផ្តើមដោយរៀនមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃការរលួយបេតាមុនពេលចូលទៅក្នុងឧទាហរណ៍។
មូលដ្ឋានគ្រឹះនៃការរលួយបេតា
ការរលួយបេតាពាក់ព័ន្ធនឹងការបំលែងស្នូលអាតូមមួយចំនួនដោយបញ្ចេញភាគល្អិតបេតា។ ការរលួយបេតាមានពីរប្រភេទ៖
១. ការរលួយបេតា-ដក (β-): នៅក្នុងការរលួយនេះ នឺត្រុងនៅក្នុងស្នូលផ្លាស់ប្តូរទៅជាប្រូតុង អេឡិចត្រុង (ហៅថាភាគល្អិតបេតា) និងអេឡិចត្រុងអង់ទីនឺទ្រីណូ។ សមីការប្រតិកម្មគឺ៖
\[
n \rightarrow p + e^- + \bar{\nu}_e
\]
នៅទីនេះ \(n\) គឺជានឺត្រុង, \(p\) គឺជាប្រូតុង, \(e^-\) គឺជាអេឡិចត្រុង (បេតា) និង \(\bar{\nu}_e\) គឺជាអេឡិចត្រុងប្រឆាំងនឹងនឺត្រុងទ្រីណូ។
២. ការរលួយបេតាបូក (β+)៖ នេះកើតឡើងនៅពេលដែលប្រូតុងនៅក្នុងស្នូលផ្លាស់ប្តូរទៅជានឺត្រុង ប៉ូស៊ីត្រុង (អង់ទីអេឡិចត្រុង) និងនឺទ្រីណូអេឡិចត្រុង។ សមីការគឺ៖
\[
p \rightarrow n + e^+ + \nu_e
\]
ដែល \( e^+ \) ជាប៉ូស៊ីត្រុង និង \( nu_e \) ជានឺទ្រីណូអេឡិចត្រុង។
ឧទាហរណ៍ទី 1: ការរលួយបេតា-ដក
សំណួរ៖
ស្នូលកាបូន-១៤ (\( ^{14}_{6}\text{C} \)) ឆ្លងកាត់ការរលួយបេតា-ដក។ ចូរកំណត់ផលគុណនៃការរលួយនេះ ហើយសរសេរសមីការនុយក្លេអ៊ែរ។
ប៉េបាហាសាន៖
ដំបូងយើងកំណត់ថាកាបូន-១៤ (\( ^{14}_{6}\text{C} \)) មានចំនួនអាតូមិច ៦ និងចំនួនម៉ាស់ ១៤។ នៅក្នុងការរលួយបេតាដក នឺត្រុងមួយនៅក្នុងស្នូលផ្លាស់ប្តូរទៅជាប្រូតុង។ នេះមានន័យថាចំនួនអាតូមិចនៃស្នូលកើនឡើងមួយឯកតា ខណៈពេលដែលចំនួនម៉ាស់នៅតែដដែល។
នេះគឺជាសមីការរលួយបេតា-ដកសម្រាប់កាបូន-14៖
\[
^{14}_{6}\text{C} \rightarrow ^{14}_{7}\text{N} + e^- + \bar{\nu}_e
\]
កន្លែងណា៖
– ផលិតផលនៃការរលួយគឺ អាសូត-14 (\( ^{14}_{7}\text{N} \))។
– អេឡិចត្រុង (\( e^- \)) គឺជាភាគល្អិតបេតាដែលបញ្ចេញ។
– \( \bar{\nu}_e \) គឺជាអេឡិចត្រុងប្រឆាំងនឹងនឺត្រុងទ្រីណូ ដែលត្រូវបានបញ្ចេញផងដែរ។
ឧទាហរណ៍ទី 2: ការរលួយបេតាបូក
សំណួរ៖
ស្នូលហ្វ្លុយអូរីន-18 (\( ^{18}_{9}\text{F} \)) ឆ្លងកាត់ការរលួយបេតាបូក។ ចូរកំណត់ផលគុណនៃការរលួយនេះ ហើយសរសេរសមីការនុយក្លេអ៊ែរ។
ប៉េបាហាសាន៖
ហ្វ្លុយអូរីន-១៨ (\( ^{18}_{9}\text{F} \)) មានចំនួនអាតូមិច ៩ និងចំនួនម៉ាស់ ១៨។ នៅក្នុងការរលួយបេតាបូក ប្រូតុងនៅក្នុងស្នូលផ្លាស់ប្តូរទៅជានឺត្រុង ដែលកាត់បន្ថយចំនួនអាតូមិចមួយ ប៉ុន្តែចំនួនម៉ាស់នៅតែដដែល។
នេះគឺជាសមីការរលួយបេតាបូកសម្រាប់ហ្វ្លុយអូរីន-18៖
\[
^{18}_{9}\text{F} \rightarrow ^{18}_{8}\text{O} + e^+ + \nu_e
\]
កន្លែងណា៖
– ផលនៃការរលួយគឺអុកស៊ីសែន-18 (\( ^{18}_{8}\text{O} \))។
– ប៉ូស៊ីត្រុង (\( e^+ \)) គឺជាភាគល្អិតបេតាដែលត្រូវបានបញ្ចេញ។
– \( \nu_e \) គឺជានឺត្រុងអេឡិចត្រុងមួយដែលត្រូវបានបញ្ចេញផងដែរ។
ឧទាហរណ៍សំណួរទី 3: ថាមពលរលួយ
សំណួរ៖
គណនាថាមពលដែលបញ្ចេញក្នុងអំឡុងពេលរលួយបេតាដក ប្រសិនបើអ៊ីសូតូប strontium-90 (\( ^{90}_{38}\text{Sr} \)) រលួយទៅជា yttrium-90 (\( ^{90}_{39}\text{Y} \))។ ម៉ាស់របស់ strontium-90 គឺ 89,907738 u ហើយម៉ាស់របស់ yttrium-90 គឺ 89,907152 u។ ម៉ាស់របស់អេឡិចត្រុងគឺ 0,000548 u។
ប៉េបាហាសាន៖
ថាមពលដែលបញ្ចេញក្នុងអំឡុងពេលរលួយបេតា-ដកអាចត្រូវបានគណនាចេញពីភាពខុសគ្នានៃម៉ាស់រវាងផលិតផល និងសារធាតុប្រតិកម្ម បន្ទាប់មកបំប្លែងទៅជាថាមពលដោយប្រើសមីការរបស់អែងស្តែង \(E=mc^2\)។
ការប្រែប្រួលម៉ាស់ (\( \Delta m \)) គឺជាភាពខុសគ្នារវាងម៉ាស់ដំបូង និងម៉ាស់ចុងក្រោយ រួមទាំងម៉ាស់របស់អេឡិចត្រុងដែលបញ្ចេញ៖
\[
\delta m = (\text{mass} ^{90}_{38}\text{Sr}) – (\text{mass} ^{90}_{39}\text{Y} + \text{mass អេឡិចត្រុង})
\]
ការជំនួសតម្លៃ៖
\[
\Delta m = 89,907738 \, \text{u} – (89,907152 \, \text{u} + 0,000548 \, \text{u})
\]
\[
ដេលតា ម = 0,000038 អ៊
\]
ការបំលែងការផ្លាស់ប្តូរម៉ាស់ទៅជាថាមពល (1 u = 931.5 MeV/c²):
\[
E = Δm គុណនឹង 931.5 ΔMeV/c^2
\]
\[
E = 0,000038 \, u \, គុណនឹង 931.5 \, MEV
\]
\[
អ៊ី \ប្រហែល ០.០៣៥៣៧ \, \text{MeV}
\]
ថាមពលដែលបញ្ចេញក្នុងអំឡុងពេលរលួយគឺប្រហែល 0,03537 MeV។
សេចក្តីសន្និដ្ឋាន
ការរលួយបេតាគឺជាបាតុភូតគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍មួយដែលជួយយើងឱ្យយល់អំពីការផ្លាស់ប្តូរដ៏ស្រទន់ដែលអាចកើតឡើងនៅក្នុងស្នូលអាតូម។ តាមរយៈការសិក្សាអំពីការរលួយបេតា-ដក និងបេតា-បូក យើងអាចកំណត់អត្តសញ្ញាណពីរបៀបដែលធាតុបំលែងទៅជាធាតុផ្សេងទៀត និងគណនាថាមពលដែលបញ្ចេញក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការ។ តាមរយៈបញ្ហាឧទាហរណ៍នេះ យើងទទួលបានការយល់ដឹងកាន់តែស៊ីជម្រៅអំពីឌីណាមិកដែលពាក់ព័ន្ធនឹងការរលួយវិទ្យុសកម្ម និងសារៈសំខាន់នៃគោលគំនិតជាមូលដ្ឋាននៅក្នុងរូបវិទ្យានុយក្លេអ៊ែរ។
