Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki

Warto przeczytać

Promieniowaniem betapromieniowanie betaPromieniowaniem beta nazywamy strumień elektronów lub pozytonów wyemitowanych w przemianie beta. Przemiana beta plus prowadzi do powstania dodatnio naładowanego pozytonu, zwanego też cząstką betaIndeks górny +, zaś przemiana beta minus do powstania elektronu, zwanego cząstką β .

Masa spoczynkowa cząstek beta wynosi m = 9,11·10Indeks górny -31 kgIndeks górny .. Ładunek cząstek beta jest równy ładunkowi elementarnemu e = 1,602·10Indeks górny -19 C z odpowiednim znakiem. Energia kinetyczna cząstek przyjmuje wartości od 0 do nawet kilku megaelektronowoltów, a więc nawet o rząd wielkości więcej od energii spoczynkowej. Cząstki beta są zatem cząstkami relatywistycznymi, a ich prędkości są porównywalne do prędkości światła w próżni.

Jako posiadające niezerowy ładunek cząstki beta są odchylane w polu elektrycznym i magnetycznym. W polu elektrycznym tor cząstek betaIndeks górny + jest zakrzywiany w kierunku zgodnym z kierunkiem wektora natężenia pola elektrycznego, a cząstek β w kierunku przeciwnym, co prezentuje część A Rys. 1.

W polu magnetycznym na cząstki beta działa siła zwana siłą Lorentza FIndeks dolny L. Siła Lorentza jest skierowana prostopadle do wektora prędkości cząstki beta, pełni więc rolę siły dośrodkowej. Zwrot siły zależy od ładunku cząstki. Dla cząstek dodatnich obowiązuje reguła lewej dłoni. Jeśli lewą dłoń ustawi się tak, że linie pola magnetycznego są zwrócone (wpadają) do wnętrza powierzchni dłoni, a palce wskazują kierunek i zwrot prędkości cząstki, to wyciągnięty kciuk wskazuje kierunek i zwrot siły Lorentza. W przypadku cząstek ujemnych zwrot siły jest przeciwny. Zachowanie cząstek beta w polu magnetycznym prezentuje część B Rys. 1.

Rsu3xb79EWTzd
Rys 1. Zachowanie cząstek β w polu elektrycznym (część A) oraz magnetycznym (część B).
Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. Licencja: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

Cząstki beta przemieszczając się przez ośrodek materialny wytracają swoją energię, aż w końcu ulegają zatrzymaniu, co jest równoznaczne z ich pochłonięciem. Promieniowanie betapromieniowanie betaPromieniowanie beta, uznawane jest jako średnio przenikliwe, pokonuje istotnie większe odległości w materii od promieniowania alfa, ale mniejsze od promieniowania gamma. Najpopularniejszymi osłonami radiologicznymi chroniącymi przed promieniowaniem beta, czyli wystarczającymi do ich całkowitego pochłonięcia, są metalowe płyty o grubości kilku centymetrów.

Cząstki beta oddziałują z materią na wiele sposobów. Najważniejsze mechanizmy oddziaływania są następujące:

1. Jonizacja

JonizacjajonizacjaJonizacja jest najważniejszym mechanizmem oddziaływanie cząstek beta z materią. Jonizacja polega na powstaniu dodatniego lub ujemnego jonu z atomu lub cząsteczki ośrodka materialnego, wskutek oderwania elektronu z powłoki atomowej lub przerwania wiązania chemicznego.

2. Emisja promieniowania hamowania

Promieniowanie hamowaniapromieniowanie hamowaniaPromieniowanie hamowania jest promieniowaniem elektromagnetycznym, emitowanym przez cząstki beta w wyniku ich oddziaływania z polem elektrycznym jąder atomów ośrodka.

3. Emisja promieniowania Czerenkowa

Promieniowanie Czerenkowapromieniowanie CzerenkowaPromieniowanie Czerenkowa jest promieniowaniem elektromagnetycznym, powstającym, gdy cząstki naładowane poruszają się w ośrodku materialnym z prędkością większą od prędkości światła w tym ośrodku. Być może właśnie zapaliła ci się „czerwona lampka”. Prędkość światła jest przecież prędkością graniczną, niedostępną dla cząstek obdarzonych masą. Jest to prawda, ale dla prędkości światła w próżni. W ośrodku materialnym cząstki mogą poruszać się szybciej od światła w tym ośrodku.

Przykładem promieniowania Czerenkowapromieniowanie Czerenkowapromieniowania Czerenkowa emitowanego przez cząstki beta jest wspomniana na początku błękitna poświata otaczająca rektor jądrowy. Wyemitowane z produktów rozszczepienia wysokoenergetyczne cząstki beta poruszają się z prędkościami większymi od prędkości światła w wodzie, co powoduje emisję światła niebieskiego, będącego promieniowaniem Czerenkowa.

4. Anihilacja pozytonu

Cząstki betaIndeks górny +, czyli pozytony - antycząstki elektronów, po zatrzymaniu ulegają natychmiastowej anihilacji z elektronami ośrodka. Masa cząstek (pozytonu i elektronu) zostaje zamieniona na energię niesioną przez dwa kwanty promieniowania elektromagnetycznego, wyemitowane w przeciwnych kierunkach. Energię fotonów oblicza się zgodnie z równaniem Einsteina E=mcIndeks górny 2, co w przypadku pary elektron‑pozyton daje dwa kwanty gamma o energii 511 keV.

Słowniczek

Promieniowanie beta
Promieniowanie beta

(ang.: beta ray) – promieniowanie jonizujące, będące strumieniem cząstek beta, czyli pozytonów (cząstki betaIndeks górny +) lub elektronów (cząstki β ).

Jonizacja
Jonizacja

(ang.: ionization) – zjawisko odrywania elektronu z atomu lub cząsteczki, lub przerwania wiązania chemicznego, w wyniku czego powstaje jon.

Promieniowanie hamowania
Promieniowanie hamowania

(ang.: bremsstrahlung) – promieniowanie elektromagnetyczne emitowane przez cząstki naładowane poruszające się w ośrodku materialnym. Źródłem promieniowania hamowania jest zakrzywianie toru cząstki w polu elektrycznym jąder atomowych ośrodka.

Promieniowanie Czerenkowa
Promieniowanie Czerenkowa

(ang.: Cherenkov radiation) – promieniowanie elektromagnetyczne powstające, gdy cząstki naładowane poruszają się w ośrodku materialnym z prędkością większą od prędkości światła w tym ośrodku.