Zachycení elektronů

Menší režim … konkurující emisi pozitronu

Emise pozitronu versus záchyt elektronu
Emitace pozitronu a záchyt elektronu jsou dvojité reakce, které obě vedou ke zmenšení počtu protonů o 1 (ze Z na Z-1) a produkci neutrina.Pozitron pozorovaný v závěrečné fázi rozpadu beta (nahoře) je nová částice, která ke svému vzniku potřebuje energii 0,511 MeV klidové hmotnosti. V případě záchytu elektronu (dole) takový energetický práh neexistuje. V obou případech je prakticky veškerá uvolněná enegie nesena lehkými částicemi.
IN2P3

Zachytávání elektronů je poměrně málo významný způsob rozpadu způsobený slabou silou. Nejznámějším příkladem je draslík40 : 11 % jader tohoto izotopu draslíku přítomného v našem těle se rozpadá zachycením elektronu.
Zachycení elektronu vyvolá emisi neviditelného neutrina jádrem.
Zachycení elektronu má na jádro stejný účinek jako emise pozitronu: jeden z jeho protonů se přemění na neutron, čímž se globální elektrický náboj jádra zmenší o 1 jednotku. Zachycení elektronu spolu s pozitivním rozpadem beta je způsob, jakým příroda zaručuje, že žádné jádro nebude příliš těžké na proton.
Ordinární beta -minutový rozpad však nemá na Zemi konkurenta, který by snížil přebytek neutronů, protože k záchytu pozitronů by došlo ve světě tvořeném antihmotou.
Zachycený elektron patří do skupiny elektronů obíhajících kolem jádra. Ukazuje se, že takové zachycení je obtížné. Většina elektronů obíhá kolem jádra ve vzdálenostech velkých ve srovnání s jádrem. Dokonce i nejvnitřnější elektrony vrstvy K jsou daleko od velmi malého objemu jádra, kde působí slabé síly zodpovědné za záchyt a přeměňují elektron na neutrino. To vysvětluje, proč je záchyt elektronů obtížný, a proto vzácný.

Obtížnost záchytu elektronů
Za emisí pozitronů a záchytem elektronů stojí slabé síly. K záchytu elektronu dochází mnohem méně často než k emisi pozitronu. Zatímco k rozpadu beta může dojít samovolně, pokud to energeticky dovolí, pro záchyt elektronu slabé síly vyžadují, aby se elektron dostal do těsného kontaktu s protonem jádra. Pravděpodobnost, že by se elektron, dokonce i ten, který patří do nejvnitřnější slupky „K“, ocitl uvnitř jádra, je skutečně velmi malá (u draslíku 40 je objem jádra menší než miliardtina objemu vrstvy K).
IN2P3

Zachytávání elektronů je však energeticky úspornější než emise pozitronu, jeho konkurent. K vytvoření pozitronu je zapotřebí 511 keV, což je hmotnostní energie pozitronu. Pokud je energie uvolněná při rozpadu menší než 511 keV, není emise pozitronu (rozpad beta plus) povolena. Pod tímto energetickým prahem se záchyt elektronů stává jediným dostupným procesem pro snížení přebytku protonů.
Zachycení elektronu často proběhne nepozorovaně, protože neutrino, které odnáší uvolněnou energii, není možné detekovat. Odražené jádro se také téměř nepohne, přičemž několik mikrometrů, které pokrývá, je příliš malých na to, aby je bylo možné pozorovat.
Tyto události by prošly bez povšimnutí, kdyby nedošlo k restrukturalizaci, kterou prochází jádro i elektronový obal. Elektrony jsou obvykle zachyceny z vnitřní vrstvy K a zanechávají za sebou „díry“. Atom s mezerou v elektronové struktuře se přestaví a vyzařuje přitom rentgenové záření nebo Augerovy elektrony. Takový záchyt může také zanechat jádro v excitovaném stavu, s vyšší energií jeho základního stavu, což způsobí uvolnění desexcitačního záření gama.
V důsledku toho je zvláštní způsob rozpadu se záchytem elektronů velmi obtížně detekovatelný. Tento zvláštní způsob rozpadu objevil až v roce 1937 americký fyzik Luis Alvarez (1911-1988), přibližně čtyřicet let po objevu záporné radioaktivity beta a jen několik let po pozorování pozitronového a kladného rozpadu beta.
Luis Alvarez, nositel Nobelovy ceny za fyziku, měl za sebou dlouhou a skvělou kariéru fyzika. Například v roce 1980, daleko od zachycení elektronů, navrhl dnes již slavné vysvětlení vyhynutí dinosaurů, podle něhož bylo způsobeno srážkou asteroidu se Zemí asi před 160 miliony let.
Přístup na stránku ve francouzštině