Cesko.wiki Inverzní beta rozpad
Author
Albert FloresInverzní beta rozpad, známý také jako Inverzní rozpad beta minus, je druh radioaktivního rozpadu, při kterém neutron v jádře atomu se mění na proton a zároveň je emitován elektron a elektronový antineutrino. Tento typ rozpadu může nastat u jader s nadbytkem neutronů, které se snaží dosáhnout stabilního stavu. Inverzní beta rozpad je také důležitým aspektem v jaderné fyzice a astrofyzice, protože ovlivňuje vývoj a stabilitu různých izotopů. Tato stránka poskytuje podrobné informace o inverzním beta rozpadu, včetně popisu procesu, jeho mechanismu, charakteristik a příkladů.
Inverzní beta rozpad, běžně označovaný zkratkou IBD, je jaderná reakce zahrnující rozptyl elektronového antineutrina a protonu, za vytvoření pozitronu a neutronu. Tento proces se běžně používá v detekci elektronových antineutrin v neutrinových detektorech, jako byla první detekce antineutrin v Cowanově-Reinesově neutrinovém experimentu, nebo v neutrinových experimentech jako KamLAND či Borexino. Je to základní proces při pokusech zahrnujících nízkoenergetická neutrina (< 60 MeV), například při studiu neutrinových oscilací, reaktorových neutrin, sterilních neutrin a geoneutrin.
Reakce
Inverzní beta rozpad probíhá jako
\bar{\nu}_e + p \to e^+ + n,
kde elektronové antineutrino (\bar{\nu}_e ) interaguje s protonem (p) za vzniku pozitronu (e^+) a neutronu (n). IBD reakce může být zahájena pouze v případě, že má antineutrino kinetickou energii alespoň 1,806 MeV (tzv. +more prahová energie). Většina energie antineutrina je distribuována do pozitronu vzhledem k jeho malé hmotnosti v relaci k neutronu. Pozitron okamžitě podléhá anihilaci za vytvoření záblesku světla s energií vypočítanou jako.
E_\text{vis} = 511\text{ keV} + 511\text{ keV} + (E_{\bar{\nu}_e} - 1806\text{ keV}) = E_{\bar{\nu}_e} - 782\text{ keV},
kde 511 keV je zbytková hmota elektronu a pozitronu, E_\text{vis} je viditelná energie reakce a E_{\bar{\nu}_e} je kinetická energie antineutrina. Po rychlé pozitronové anihilaci, prochází neutron neutronovým záchytem na prvek v detektoru, produkuje zpožděný záblesk o energii 2,22 MeV pokud je zachycen na protonu. +more Čas zpoždění je 200 až 300 mikrosekund po zahájení reakce (256 mikrosekund u detektoru Borexino ). Načasování a prostorová koincidence mezi rychlou anihilací pozitronu a zpožděným neutronovým záchytem poskytuje jasný podpis reakce v neutrinových detektorech.
Inverzní beta rozpad může také někdy odkazovat na interakci elektronu a protonu za vytvoření neutrina a neutronu, nicméně tento proces se obvykle označuje jako elektronový záchyt.