Institutionen för fysik och astronomi

Hur uppstår neutrinos vid beta-sönderfall? Vad händer med nukleonerna vid beta+-sönderfall?

2017-03-19

Hur uppstår neutrinos vid beta-sönderfall? Vad händer med nukleonerna vid beta+-sönderfall?

Frågan ställdes 2017-03-19 av Hjördis, 22 år.

För att förstå problemet är det bäst att börja med protonen och neutronen, 
nukleonerna som ingår i en atomkärna, som är de lättaste partiklarna som är 
uppbyggda av tre kvarkar. Protonen är något lättare än neutronen, därför kan 
neutronen sönderfalla i en proton som i sin tur, så långt vi vet, är stabil. 
I kärnan kan också protonen sönderfalla i en neutron när den resulterande 
kärnan har en högre bindningsenergi, det vill säga har en lägre massa. 

När en fri neutron sönderfaller i en proton måste minst en ny partikel uppstå, 
så att impulsen fortsätter att vara densamma. Protonen och neutronen 
sönderfaller genom svag växelverkan. Partiklarna som växelverkar vid svag 
växelverkning är kvarkar, elektroner (och deras tyngre partners) och neutrinos.
Dessa partiklar kan endast bli framställda i par därför att det finns en 
symetri av partiklar och anti-partiklar inom fysiken. 

Sönderfaller neutronen i en proton behöver vi en negativt laddad, svagt 
växelverkande partikel (elektronen) så att den elektriska laddningen kvarstår 
och en svagt växelverkande, neutral anti-partikel (anti-neutrino). Alltså 
sönderfaller neutronen i en proton, en elektron och en anti-neutrino. Detta 
kallar vi för beta- sönderfall.

I en atomkärna kan också en proton sönderfalla och vi behöver en neutron en 
positivt laddad, svagt växelverkande anti-partikel (positronen, elektronens 
anti-partikel) och en neutral, svagt växelverkande partikel (neutrino). Detta 
kallas för beta+ sönderfall. 

Skriver man dessa sönderfall som en reaktionsformel så ser de ut såhär:
n --> p + e- + anti-neutrino
p --> n + e+ + neutrino (endast i atomkärnan) 

Frågan besvarades av Magnus Wolke, universitetslektor vid avdelningen kärnfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Fler frågor

Ställ en fråga till forskare i fysik och astronomi

Har du en fråga om astronomi eller fysik så kan du ställa den till våra forskare, som svarar på dem i mån av tid. Forskarna har tyvärr inte möjlighet att svara på rena skoluppgifter.

Ett urval av frågorna presenteras sedan på sidan här.


captcha

* = Obligatoriska fält