Zitsanzo za Mafunso Okhudza Kuwonongeka kwa Beta (β)
Kuwonongeka kwa ma radiation ndi njira yomwe nyukiliyasi yosakhazikika ya atomu imatulutsa tinthu tating'onoting'ono kuti tipeze mkhalidwe wokhazikika. M'nkhaniyi, tikambirana za kuwonongeka kwa beta (β), mtundu wa kuwonongeka kwa ma radiation. Cholinga chathu chachikulu ndikumvetsetsa kuwonongeka kwa beta kudzera mu zitsanzo ndi mayankho ake. Tiyeni tiyambe ndi kuphunzira zoyambira za kuwonongeka kwa beta tisanaphunzire zitsanzo.
Maziko Oyambira a Kuwonongeka kwa Beta
Kuwola kwa beta kumaphatikizapo kusintha kwa ma atomu ena mwa kutulutsa tinthu ta beta. Pali mitundu iwiri ya kuwola kwa beta:
1. Kuwonongeka kwa Beta-minus (β-): Pakuwonongeka kumeneku, neutron yomwe ili mu nyukiliyasi imasintha kukhala pulotoni, elekitironi (yomwe imadziwika kuti tinthu ta beta), ndi elekitironi yoletsa kutupa. Equation ya reaction ndi iyi:
\[
n \momwemo p + e^- + \bar{\nu}_e
\]
Apa, \( n \) ndi neutron, \( p \) ndi proton, \( e^- \) ndi elekitironi (beta), ndipo \( \bar{\nu}_e \) ndi elekitironi yoletsa utsi.
2. Kuwonongeka kwa Beta-plus (β+): Izi zimachitika pamene pulotoni mu nyukiliyasi imasintha kukhala neutron, positron (antielectron), ndi electron neutrino. Equation ndi iyi:
\[
p \rightarrow n + e^+ + \nu_e
\]
Kumene \( e^+ \) ndi positron ndipo \( \nu_e \) ndi electron neutrino.
Chitsanzo 1: Kuwonongeka kwa Beta-minus
Funso:
Nyukiliya ya kaboni-14 (\( ^{14}_{6}\text{C} \)) imawonongeka ndi beta-minus. Dziwani zomwe zachitika chifukwa cha kuwonongeka kumeneku ndikulemba equation ya nyukiliya.
Kukambirana:
Choyamba, timazindikira kuti kaboni-14 (\( ^{14}_{6}\text{C} \)) ili ndi nambala ya atomiki ya 6 ndi nambala yolemera ya 14. Pakuwonongeka kwa beta-minus, imodzi mwa ma neutroni mu nyukiliyasi imasintha kukhala protoni. Izi zikutanthauza kuti nambala ya atomiki ya nyukiliyasi imawonjezeka ndi unit imodzi, pomwe nambala yolemera imakhalabe yofanana.
Nayi equation ya beta-minus decay ya carbon-14:
\[
^{14}_{6}\text{C} \rightarrow ^{14}_{7}\text{N} + e^- + \bar{\nu}_e
\]
Kumene:
– Chopangidwa ndi kuwola ndi nitrogen-14 (\( ^{14}_{7}\text{N} \)).
– Ma electron (\( e^- \)) ndi tinthu ta beta tomwe timatulutsidwa.
– \( \bar{\nu}_e \) ndi electron antineutrino yomwe imatulutsidwanso.
Chitsanzo 2: Kuwonongeka kwa Beta-plus
Funso:
Fuko la fluorine-18 (\( ^{18}_{9}\text{F} \)) limawonongeka ndi beta-plus. Dziwani zomwe zachitika chifukwa cha kuwonongeka kumeneku ndikulemba equation ya nyukiliya.
Kukambirana:
Fluorine-18 (\( ^{18}_{9}\text{F} \)) ili ndi nambala ya atomiki ya 9 ndi nambala ya unyinji ya 18. Pakuwonongeka kwa beta-plus, pulotoni mu nyukiliyasi imasintha kukhala neutron yomwe imachepetsa nambala ya atomiki ndi imodzi, koma nambala ya unyinji imakhalabe yomweyo.
Nayi njira ya beta-plus decay ya fluorine-18:
\[
^{18}_{9}\text{F} \rightarrow ^{18}_{8}\text{O} + e^+ + \nu_e
\]
Kumene:
– Chopangidwa ndi kuwola ndi oxygen-18 (\( ^{18}_{8}\text{O} \)).
– Positron (\( e^+ \)) ndi tinthu ta beta tomwe timatulutsidwa.
– \( \nu_e \) ndi neutrino ya electron yomwe imatulutsidwanso.
Chitsanzo Funso 3: Mphamvu Yowola
Funso:
Werengerani mphamvu yotulutsidwa panthawi ya kuwonongeka kwa beta-minus ngati isotope strontium-90 (\( ^{90}_{38}\text{Sr} \)) yawonongeka kukhala yttrium-90 (\( ^{90}_{39}\text{Y} \)). Kulemera kwa strontium-90 ndi 89,907738 u, ndipo kulemera kwa yttrium-90 ndi 89,907152 u. Kulemera kwa elekitironi ndi 0,000548 u.
Kukambirana:
Mphamvu zomwe zimatulutsidwa panthawi ya kuwonongeka kwa beta-minus zitha kuwerengedwa kuchokera ku kusiyana kwa mass pakati pa zinthu ndi ma reactants, kenako nkusinthidwa kukhala mphamvu pogwiritsa ntchito equation ya Einstein \( E=mc^2 \).
Kusintha kwa kulemera (\( \Delta m \)) ndi kusiyana pakati pa kulemera koyambirira ndi kulemera komaliza, kuphatikiza kulemera kwa elekitironi yotulutsidwa:
\[
\Delta m = (\text{mass} ^{90}_{38}\text{Sr}) – (\text{mass} ^{90}_{39}\text{Y} + \text{electron mass})
\]
Kusintha mtengo:
\[
\Delta m = 89,907738 \, \text{u} – (89,907152 \, \text{u} + 0,000548 \, \text{u})
\]
\[
\Delta m = 0,000038 \, \text{u}
\]
Kusintha kusintha kwa misa kukhala mphamvu (1 u = 931.5 MeV/c²):
\[
E = \Delta m \times 931.5 \, \text{MeV/c}^2
\]
\[
E = 0,000038 \, \text{u} \times 931.5 \, \text{MeV}
\]
\[
E \pafupifupi 0,03537 \, \text{MeV}
\]
Mphamvu yomwe imatulutsidwa panthawi ya kuwonongeka ndi pafupifupi 0,03537 MeV.
Mapeto
Kuwonongeka kwa beta ndi chinthu chochititsa chidwi chomwe chimatithandiza kumvetsetsa kusintha kochepa komwe kungachitike mkati mwa ma atomu. Mwa kuphunzira kuwonongeka kwa beta-minus ndi beta-plus, titha kuzindikira momwe zinthu zimasinthira kukhala zinthu zina ndikuwerengera mphamvu yomwe imatulutsidwa panthawiyi. Kudzera mu chitsanzo ichi, timapeza chidziwitso chakuya cha momwe zinthu zimagwirira ntchito pakuwonongeka kwa ma radioactive komanso kufunika kwa mfundo zazikulu mu sayansi ya nyukiliya.
