Rieth József: Anyagvilág - Háttérismeret

Elektronbefogás (K-befogás, EC)

TartalomjegyzékhezVilágképem <  Anyag-időszak     

Viszonylagos protonfelesleggel rendelkező atomokra jellemző folyamat, akárcsak a pozitív béta-bomlás. A két folyamat tehát egymással versenyez. Szabad proton csak energiabefektetés árán képes neutronná alakulni egy elektronnal. Az „egyesülés” felfedi a különbséget az EC és a béta-bomlás másik két fajtája között: egy csupasz mag – önmagában – sohasem lenne képes átalakulni ezzel a bomlási móddal.

EC során egy atom magjában kötött protonok egyike neutronná alakul át egy a magban „időző” héjelektronnal, amely nagy valószínűséggel egy K-elektron lesz, hiszen azoknak a legnagyobb a megtalálási valószínűségük a mag parányi térfogatában. (Ne feledjük: a K-elektronok 1s elektronok, melyek esetében a hullámfüggvény abszolút értékének négyzete éppen a magban veszi fel a maximumát, s a mag közepétől távolodva rohamosan csökken.) Az elektronbefogás „egyesülés” jellegéből következik, hogy minden, ami befolyásolja az 1s elektronok (és általában az s elektronok) sűrűségét a magban (kémiai környezet, extrém nagy nyomás), egy csöppet befolyásolja a bomlási állandót is.

Elektronbefogás során egy neutronszegény mag az elektronburok legbelső héjáról (az úgynevezett K-héjról, ezért K-befogásnak is nevezik) befog egy elektront. Ezáltal egy proton neutronná alakul. Az elektronbefogás a bomlás végeredményét tekintve a pozitív béta-bomláshoz hasonlít: változatlan tömegszám mellett a rendszám eggyel csökken.

Ilyen például a fluor oxigénné bomlása: 9F17 + e- -ből 8O17 + n

Miközben az elektron befogódik, egy elektronneutrínó is távozik a magból. Vegyük példának a Cu-64-et, mely 39%-ban negatív béta-bomló, 17,4%-ban pozitív béta-bomló, míg az esetek 43,6%-ában elektronbefogással alakul át a következő séma szerint:

Minthogy a héjelektronok száma együtt csökkent a protonok számával, „könyvelés” szempontjából eleve semleges atom jön létre, és „eltüntetni való” pozitron sincs. Mindazonáltal a befogott K-elektron kötési energiáját mindenképpen fedeznie kell a tömegkülönbségnek:

Az egyenlőtlenség felírásánál figyelembe vettük azt, hogy a K-elektronok kötési energiája még a legnehezebb elemek esetében sem igen több ~100 keV-nél, ami csak egytizede a pozitív béta-bomláshoz szükséges ~1000 keV-nek. Vagyis az elektronbefogás energetikai feltétele alig erősebb a negatív béta-bomlásénál, és mindenképpen gyengébb a vele versengő pozitív béta-bomlásénál.

Vegyük észre, hogy a fenti folyamategyenlet csak két test létrejöttét mutatja. Ilyenkor az impulzusmegmaradás törvénye miatt a bomlási energián csak egyféleképpen osztozhat a két fél. Emiatt a keletkező neutrínók diszkrét energiaspektrummal rendelkeznek, ill. egészen pontosan monoenergetikusak.

A tömegszám ebben az esetben sem változik, tehát az elektronbefogás is izobár folyamat.

A példaképpen bemutatott Cu-64 nuklidról látjuk, hogy nemcsak a protonszáma páratlan (29), hanem a neutronszáma is (35). Az ilyen páratlan-páratlan nuklidok között kb. félszáz olyan akad, amelyik nemcsak negatív béta-bomlásra képes, hanem elektronbefogásra és/vagy pozitív béta-bomlásra is. A 29Cu35 például mindhárom béta-bomlást „tudja”. Ez az érdekes tulajdonság az ún. tömegparabolákkal, ill. a Weizsäcker-egyenlettel áll kapcsolatban.

TartalomjegyzékhezVilágképem <  Anyag-időszak     

-----------------

http://hu.wikipedia.org/wiki/B%C3%A9ta-boml%C3%A1s