Двойной захват электронов - Double electron capture

Двойной захват электронов является режимом распада из атомного ядра . Для нуклида ( , Z ) с числом нуклонов A и атомным номером Z , двойной электронный захват возможен только тогда , когда масса нуклида ( , Z - 2) ниже.

В этом режиме распада два орбитальных электрона захватываются посредством слабого взаимодействия двумя протонами в ядре, образуя два нейтрона (при этом испускаются два нейтрино ). Поскольку протоны превращаются в нейтроны, количество нейтронов увеличивается на два, в то время как количество протонов Z уменьшается на два, а атомное массовое число A остается неизменным. В результате за счет уменьшения атомного номера на два двойной захват электрона превращает нуклид в другой элемент .

Пример:

¹³⁰
₅₆ Ба

+

2
е ^-

→

¹³⁰
₅₄ Xe

+

2
ν
_е

Редкость

В большинстве случаев этот режим распада маскируется другими, более вероятными модами, включающими меньшее количество частиц, такими как захват одного электрона . Когда все остальные моды «запрещены» (сильно подавлены), двойной захват электронов становится основной модой распада. Существует 34 естественных ядра, которые, как полагают, подвергаются двойному захвату электронов, но этот процесс был подтвержден наблюдениями при распаде только трех нуклидов: ⁷⁸
₃₆ Kr , ¹³⁰
₅₆ Ba и ¹²⁴
₅₄ Xe .

Одна из причин заключается в том, что вероятность двойного захвата электрона невероятно мала; в период полураспада для этого режима лежат значительно выше 10 ²⁰ лет. Вторая причина заключается в том, что единственными обнаруживаемыми частицами, создаваемыми в этом процессе, являются рентгеновские лучи и оже-электроны , испускаемые возбужденной атомной оболочкой. В диапазоне их энергий (~ 1–10 кэВ ) фон обычно высокий. Таким образом, экспериментальное обнаружение двойного электронного захвата сложнее, чем двойного бета-распада .

Двойной захват электрона может сопровождаться возбуждением дочернего ядра. Его девозбуждение, в свою очередь, сопровождается испусканием фотонов с энергиями в сотни кэВ.

Режимы с излучением позитронов

Если разница масс между материнским и дочерним атомами превышает две массы электрона (1,022 МэВ ), энергии, выделяемой в процессе, достаточно, чтобы разрешить другой режим распада, называемый захватом электрона с испусканием позитрона . Это происходит вместе с двойным захватом электронов, степень их ветвления зависит от ядерных свойств.

Когда разница масс превышает четыре массы электрона (2,044 МэВ), допускается третья мода, называемая двойным распадом позитронов . Только шесть естественных нуклидов могут распадаться по этим трем видам одновременно.

Двойной безнейтринный захват электронов

Описано выше-процесс с захватом двух электронов и испусканием два нейтрино (два нейтрино двойных электронного захвата) допускаются по стандартной модели в физике элементарных частиц : законы сохранения нет ( в том числе лептонного числа сохранения) нарушаются. Однако, если лептонное число не сохраняется или нейтрино является собственной античастицей , может произойти другой вид процесса: так называемый безнейтринный двойной захват электрона. В этом случае два электрона захватываются ядром, но нейтрино не испускаются. Выделяющаяся при этом энергия уносится внутренним тормозным гамма-квантом .

Пример:

¹³⁰
₅₆ Ба

+

2
е ^-

→

¹³⁰
₅₄ Xe

Этот способ распада никогда не наблюдался экспериментально и противоречил бы Стандартной модели, если бы его наблюдали.

Смотрите также

Внешние ссылки

«Радиоактивность обнаруживается с периодом полураспада один раз в триллион вселенных» . Наука. Ars Technica . Апрель 2019. arXiv : 1904.11002 . DOI : 10.1038 / s41586-019-1124-4 .

Languages

In other projects