Mga Halimbawang Tanong na Tumatalakay sa Beta (β) Decay
Ang radioactive decay ay ang proseso kung saan ang isang hindi matatag na atomic nucleus ay naglalabas ng mga particle upang makamit ang isang mas matatag na estado. Sa artikulong ito, tututuon tayo sa beta (β) decay, isang uri ng radioactive decay. Ang ating pangunahing layunin ay maunawaan ang beta decay sa pamamagitan ng mga halimbawa at ang kanilang mga solusyon. Magsimula tayo sa pamamagitan ng pag-aaral ng mga pangunahing kaalaman sa beta decay bago sumisid sa mga halimbawa.
Mga Pangunahing Kaalaman sa Beta Decay
Ang beta decay ay kinabibilangan ng pagbabago ng ilang atomic nuclei sa pamamagitan ng paglabas ng mga beta particle. Mayroong dalawang uri ng beta decay:
1. Beta-minus (β-) decay: Sa decay na ito, ang isang neutron sa nucleus ay nagbabago sa isang proton, isang electron (kilala bilang beta particle), at isang electron antineutrino. Ang equation ng reaksyon ay:
\[
n \rightarrow p + e^- + \bar{\nu}_e
\]
Dito, ang \( n \) ay isang neutron, ang \( p \) ay isang proton, ang \( e^- \) ay isang (beta) na elektron, at ang \( \bar{\nu}_e \) ay isang elektron na antineutrino.
2. Beta-plus (β+) decay: Nangyayari ito kapag ang isang proton sa nucleus ay nagbabago tungo sa isang neutron, isang positron (antielectron), at isang electron neutrino. Ang equation ay:
\[
p \rightarrow n + e^+ + \nu_e
\]
Kung saan ang \( e^+ \) ay isang positron at ang \( \nu_e \) ay isang electron neutrino.
Halimbawa 1: Beta-minus Decay
Tanong:
Ang isang carbon-14 nucleus (\( ^{14}_{6}\text{C} \)) ay sumasailalim sa beta-minus decay. Tukuyin ang mga produkto ng decay na ito at isulat ang nuclear equation.
Talakayan:
Una, tinutukoy namin na ang carbon-14 (\( ^{14}_{6}\text{C} \)) ay may atomic number na 6 at mass number na 14. Sa beta-minus decay, isa sa mga neutron sa nucleus ay nagbabago at nagiging proton. Nangangahulugan ito na ang atomic number ng nucleus ay tumataas ng isang unit, habang ang mass number ay nananatiling pareho.
Narito ang beta-minus decay equation para sa carbon-14:
\[
^{14}_{6}\text{C} \rightarrow ^{14}_{7}\text{N} + e^- + \bar{\nu}_e
\]
Saan:
– Ang produkto ng pagkabulok ay nitrogen-14 (\( ^{14}_{7}\text{N} \)).
– Ang mga electron (\( e^- \)) ay ang mga inilalabas na beta particle.
– Ang \( \bar{\nu}_e \) ay isang electron antineutrino na inilalabas din.
Halimbawa 2: Beta-plus Decay
Tanong:
Ang fluorine-18 nucleus (\( ^{18}_{9}\text{F} \)) ay sumasailalim sa beta-plus decay. Tukuyin ang mga produkto ng decay na ito at isulat ang nuclear equation.
Talakayan:
Ang Fluorine-18 (\( ^{18}_{9}\text{F} \)) ay may atomic number na 9 at mass number na 18. Sa beta-plus decay, ang isang proton sa nucleus ay nagbabago sa isang neutron na nagbabawas sa atomic number ng isa, ngunit ang mass number ay nananatiling pareho.
Narito ang beta-plus decay equation para sa fluorine-18:
\[
^{18}_{9}\text{F} \rightarrow ^{18}_{8}\text{O} + e^+ + \nu_e
\]
Saan:
– Ang produkto ng pagkabulok ay oxygen-18 (\( ^{18}_{8}\text{O} \)).
– Ang Positron (\( e^+ \)) ay isang beta particle na inilalabas.
– Ang \( \nu_e \) ay isang electron neutrino na inilalabas din.
Halimbawang Tanong 3: Enerhiya ng Pagkabulok
Tanong:
Kalkulahin ang enerhiyang inilalabas habang nagaganap ang beta-minus decay kung ang isotope na strontium-90 (\( ^{90}_{38}\text{Sr} \)) ay mabubulok at magiging yttrium-90 (\( ^{90}_{39}\text{Y} \)). Ang masa ng strontium-90 ay 89,907738 u, at ang masa ng yttrium-90 ay 89,907152 u. Ang masa ng isang elektron ay 0,000548 u.
Talakayan:
Ang enerhiyang inilalabas sa panahon ng beta-minus decay ay maaaring kalkulahin mula sa pagkakaiba ng masa sa pagitan ng mga produkto at mga reactant, pagkatapos ay i-convert sa enerhiya gamit ang equation ni Einstein \( E=mc^2 \).
Ang pagbabago sa masa (\( \Delta m \)) ay ang pagkakaiba sa pagitan ng panimulang masa at ng pangwakas na masa, kabilang ang masa ng inilabas na elektron:
\[
Delta m = (masa ^90_38Sr) – (masa ^90_39Y + masa ng elektron)
\]
Pagpapalit ng halaga:
\[
Delta m = 89,907738 – (89,907152 + 0,000548)
\]
\[
Delta m = 0,000038
\]
Pag-convert ng mga pagbabago sa masa tungo sa enerhiya (1 u = 931.5 MeV/c²):
\[
E = \Delta m \times 931.5 \, \text{MeV/c}^2
\]
\[
E = 0,000038 \, \text{u} \times 931.5 \, \text{MeV}
\]
\[
E \tinatayang 0,03537 \, \text{MeV}
\]
Ang enerhiyang inilalabas habang nabubulok ay humigit-kumulang 0,03537 MeV.
Konklusyon
Ang beta decay ay isang kamangha-manghang penomeno na tumutulong sa atin na maunawaan ang mga banayad na pagbabagong maaaring mangyari sa loob ng atomic nuclei. Sa pamamagitan ng pag-aaral ng beta-minus at beta-plus decay, matutukoy natin kung paano nagbabago ang mga elemento tungo sa iba pang mga elemento at kalkulahin ang enerhiyang inilalabas sa panahon ng proseso. Sa pamamagitan ng halimbawang problemang ito, nagkakaroon tayo ng mas malalim na pananaw sa dinamika na kasangkot sa radioactive decay at ang kahalagahan ng mga pangunahing konsepto sa nuclear physics.
