La struttura del nucleo atomico (protone, neutrone, elettrone). Capitolo II La struttura degli atomi e la legge periodica

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La carica di neutroni è zero. Di conseguenza, i neutroni non giocano un ruolo nell'entità della carica del nucleo di un atomo. Il numero di serie del cromo è uguale allo stesso valore.

Carica protonica qp e carica neutronica è uguale a zero.

È facile vedere che in questo caso la carica del neutrone è zero e quella del protone è 1, come previsto. Si ottengono tutti i barioni compresi in due famiglie: gli otto ei dieci. I mesoni sono formati da un quark e un antiquark. La barra denota antiquark; la loro carica elettrica differisce di segno da quella del quark corrispondente. Uno strano quark non entra in un mesone pi, i mesoni pi, come abbiamo già detto, sono particelle con stranezza e spin pari a zero.

Poiché la carica del protone è uguale alla carica dell'elettrone e la carica del neutrone è uguale al proiettile, se l'interazione forte è disattivata, l'interazione del protone con il campo elettromagnetico A sarà la normale interazione della particella di Dirac - Yp / V. Il neutrone non avrebbe alcuna interazione elettromagnetica.

Designazioni: 67 - differenza di carica tra elettrone e protone; q è la carica del neutrone; qg è il valore assoluto della carica dell'elettrone.

Il nucleo è costituito da particelle elementari cariche positivamente - protoni e neutroni che non portano una carica.

La base delle idee moderne sulla struttura della materia è l'affermazione sull'esistenza di atomi di materia, costituiti da protoni caricati positivamente e neutroni senza carica, che formano un nucleo caricato positivamente ed elettroni caricati negativamente che ruotano attorno al nucleo. I livelli di energia degli elettroni, secondo questa teoria, sono di natura discreta e la perdita o l'acquisizione di energia aggiuntiva da parte loro è considerata come una transizione da un livello di energia consentito a un altro. In questo caso, la natura discreta dei livelli di energia elettronica diventa la ragione dello stesso assorbimento o emissione discreta di energia da parte di un elettrone durante il passaggio da un livello energetico all'altro.

Abbiamo assunto che la carica di un atomo o di una molecola sia completamente determinata dalla somma scalare q Z (q Nqn, dove Z è il numero di coppie elettrone-protone, (q qp - qe è la differenza delle cariche dell'elettrone e del protone , N è il numero di neutroni e qn è la carica del neutrone.

La carica nucleare è determinata solo dal numero di protoni Z e il suo numero di massa A coincide con il numero totale di protoni e neutroni. Poiché la carica del neutrone è zero, non c'è interazione elettrica secondo la legge di Coulomb tra due neutroni, e anche tra un protone e un neutrone. Allo stesso tempo, una forza elettrica repulsiva agisce tra i due protoni.

Inoltre, nei limiti dell'accuratezza della misura, non è mai stato registrato un solo processo di collisione, in cui non sarebbe rispettata la legge di conservazione della carica. Ad esempio, l'inflessibilità dei neutroni in campi elettrici uniformi permette di considerare la carica del neutrone uguale a zero con una precisione di 1 (H7 della carica dell'elettrone.

Abbiamo già detto che la differenza tra il momento magnetico di un protone e quello di un magnetone nucleare è un risultato sorprendente. Ancora più sorprendente (sembra che ci sia un momento magnetico per un neutrone senza carica.

È facile vedere che queste forze non si riducono a nessuno dei tipi di forze considerati nelle parti precedenti del corso di fisica. Infatti, se assumiamo, ad esempio, che le forze gravitazionali agiscano tra i nucleoni nei nuclei, allora è facile calcolare dalle masse note di protoni e neutroni che l'energia di legame per particella sarà trascurabile - sarà 1036 volte inferiore a quella osservata sperimentalmente. Scompare anche l'ipotesi sulla natura elettrica delle forze nucleari. Infatti, in questo caso è impossibile immaginare un nucleo stabile costituito da un solo protone carico e nessuna carica di un neutrone.

Il forte legame che esiste tra i nucleoni nel nucleo indica la presenza nei nuclei atomici di speciali, cosiddette forze nucleari. È facile vedere che queste forze non si riducono a nessuno dei tipi di forze considerati nelle parti precedenti del corso di fisica. Infatti, se assumiamo, ad esempio, che le forze gravitazionali agiscano tra i nucleoni nei nuclei, allora è facile calcolare dalle masse note del protone e del neutrone che l'energia di legame per particella sarà trascurabile: sarà 1038 volte inferiore a quello osservato sperimentalmente. Scompare anche l'ipotesi sulla natura elettrica delle forze nucleari. Infatti, in questo caso è impossibile immaginare un nucleo stabile costituito da un solo protone carico e nessuna carica di un neutrone.

Come già notato, un atomo è costituito da tre tipi di particelle elementari: protoni, neutroni ed elettroni. Il nucleo atomico è la parte centrale dell'atomo, costituita da protoni e neutroni. Protoni e neutroni hanno il nome comune nucleone, nel nucleo possono trasformarsi l'uno nell'altro. Il nucleo dell'atomo più semplice - l'atomo di idrogeno - è costituito da una particella elementare: il protone.

Il diametro del nucleo di un atomo è di circa 10-13 - 10-12 cm ed è 0,0001 del diametro dell'atomo. Tuttavia, quasi l'intera massa di un atomo (99,95-99,98%) è concentrata nel nucleo. Se fosse possibile ottenere 1 cm3 di materia nucleare pura, la sua massa sarebbe di 100-200 milioni di tonnellate. La massa del nucleo di un atomo è diverse migliaia di volte maggiore della massa di tutti gli elettroni che compongono l'atomo.

Protone- una particella elementare, il nucleo di un atomo di idrogeno. La massa di un protone è 1,6721 x 10-27 kg, è 1836 volte la massa di un elettrone. La carica elettrica è positiva e pari a 1,66 x 10-19 C. Pendente: un'unità di carica elettrica, pari alla quantità di elettricità che passa attraverso la sezione trasversale del conduttore nel tempo 1s con una forza di corrente costante di 1A (ampere).

Ogni atomo di qualsiasi elemento contiene un certo numero di protoni nel nucleo. Questo numero è costante per un dato elemento e ne determina le proprietà fisiche e chimiche. Cioè, il numero di protoni dipende dall'elemento chimico con cui abbiamo a che fare. Ad esempio, se un protone nel nucleo è idrogeno, se 26 protoni sono ferro. Il numero di protoni nel nucleo atomico determina la carica del nucleo (numero di carica Z) e il numero di serie dell'elemento nel sistema periodico degli elementi D.I. Mendeleev (numero atomico dell'elemento).

Neutrone- una particella elettricamente neutra con una massa di 1,6749 x 10-27 kg, 1839 volte la massa di un elettrone. Un neurone allo stato libero è una particella instabile; si trasforma autonomamente in un protone con l'emissione di un elettrone e un antineutrino. L'emivita dei neutroni (il tempo durante il quale la metà del numero originale di neutroni decade) è di circa 12 minuti. Tuttavia, in uno stato legato all'interno di nuclei atomici stabili, è stabile. Il numero totale di nucleoni (protoni e neutroni) nel nucleo è chiamato numero di massa (massa atomica - A). Il numero di neutroni che compongono il nucleo è uguale alla differenza tra i numeri di massa e di carica: N = A - Z.

elettrone- una particella elementare, portatrice della massa più piccola - 0,91095x10-27g e la più piccola carica elettrica - 1,6021x10-19 C. Questa è una particella carica negativamente. Il numero di elettroni in un atomo è uguale al numero di protoni nel nucleo, cioè l'atomo è elettricamente neutro.

Positrone- una particella elementare con carica elettrica positiva, un'antiparticella rispetto a un elettrone. La massa di un elettrone e di un positrone sono uguali e le cariche elettriche sono uguali in valore assoluto, ma opposte nel segno.

Diversi tipi di nuclei sono chiamati nuclidi. Nuclide - una specie di atomi con un determinato numero di protoni e neutroni. In natura esistono atomi dello stesso elemento con diverse masse atomiche (numeri di massa):
, Cl, ecc. I nuclei di questi atomi contengono lo stesso numero di protoni, ma un numero diverso di neutroni. Si chiamano varietà di atomi dello stesso elemento che hanno la stessa carica nucleare ma diversi numeri di massa isotopi . Avendo lo stesso numero di protoni, ma differendo per il numero di neutroni, gli isotopi hanno la stessa struttura dei gusci di elettroni, cioè proprietà chimiche molto simili e occupano lo stesso posto nella tavola periodica degli elementi chimici.

Sono indicati dal simbolo dell'elemento chimico corrispondente con l'indice A situato in alto a sinistra: il numero di massa, a volte il numero di protoni (Z) è indicato anche in basso a sinistra. Ad esempio, gli isotopi radioattivi del fosforo sono indicati rispettivamente con 32P, 33P o P e P. Quando si designa un isotopo senza indicare il simbolo dell'elemento, il numero di massa viene fornito dopo la designazione dell'elemento, ad esempio fosforo - 32, fosforo - 33.

La maggior parte degli elementi chimici ha diversi isotopi. Oltre all'isotopo di idrogeno 1H-protio, sono noti idrogeno pesante 2H-deuterio e idrogeno superpesante 3H-trizio. L'uranio ha 11 isotopi, nei composti naturali ce ne sono tre (uranio 238, uranio 235, uranio 233). Hanno rispettivamente 92 protoni e 146.143 e 141 neutroni.

Attualmente sono noti più di 1900 isotopi di 108 elementi chimici. Di questi, gli isotopi naturali includono tutti gli isotopi stabili (ce ne sono circa 280) e naturali che fanno parte di famiglie radioattive (ce ne sono 46). Il resto sono artificiali, sono ottenuti artificialmente a seguito di varie reazioni nucleari.

Il termine "isotopi" dovrebbe essere usato solo quando ci si riferisce ad atomi dello stesso elemento, come il carbonio 12C e 14C. Se si intendono atomi di elementi chimici diversi, si consiglia di utilizzare il termine "nuclidi", ad esempio radionuclidi 90Sr, 131J, 137Cs.

Neutrone (particella elementare)

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La teoria dei campi delle particelle elementari, agendo nell'ambito della SCIENZA, si basa su un fondamento provato dalla FISICA:

• elettrodinamica classica,
• meccanica quantistica,
• Le leggi di conservazione sono le leggi fondamentali della fisica.

Questa è la differenza fondamentale tra l'approccio scientifico utilizzato dalla teoria dei campi delle particelle elementari - una vera teoria deve operare rigorosamente all'interno delle leggi della natura: ecco di cosa tratta la SCIENZA.

Usando particelle elementari che non esistono in natura, inventando interazioni fondamentali che non esistono in natura, o sostituendo le interazioni che esistono in natura con quelle favolose, ignorando le leggi della natura, facendo manipolazioni matematiche su di esse (creando l'apparenza della scienza) - questo è il lotto delle FAVOLE mascherate da scienza. Di conseguenza, la fisica è scivolata nel mondo delle fiabe matematiche.

1 raggio di neutroni
2 Momento magnetico del neutrone
3 Campo elettrico neutronico
4 Massa a riposo dei neutroni
5 Vita dei neutroni
6 Nuova fisica: neutroni (particella elementare) - risultato

Neutrone - particella elementare numero quantico L=3/2 (spin = 1/2) - gruppo barionico, sottogruppo protonico, carica elettrica +0 (sistematizzazione secondo la teoria dei campi delle particelle elementari).

Secondo la teoria del campo delle particelle elementari (teoria costruita su basi scientifiche e l'unica che ha ricevuto lo spettro corretto di tutte le particelle elementari), il neutrone è costituito da un campo elettromagnetico alternato polarizzato rotante con una componente costante. Tutte le affermazioni infondate del Modello Standard secondo cui il neutrone sarebbe costituito da quark non hanno nulla a che fare con la realtà. - La fisica ha dimostrato sperimentalmente che il neutrone ha campi elettromagnetici (valore zero della carica elettrica totale non significa ancora assenza di un campo elettrico dipolo, che anche il Modello Standard doveva ammettere indirettamente introducendo cariche elettriche negli elementi del neutrone struttura) e anche un campo gravitazionale. Il fatto che le particelle elementari non solo possiedano, ma siano costituite da campi elettromagnetici, la fisica ha brillantemente intuito 100 anni fa, ma non è stato possibile costruire una teoria fino al 2010. Ora, nel 2015, è apparsa anche la teoria della gravità delle particelle elementari, che ha stabilito la natura elettromagnetica della gravità e ha ricevuto le equazioni del campo gravitazionale delle particelle elementari, diverse dalle equazioni della gravità, sulla base delle quali più di un è stata costruita una fiaba in fisica.

La struttura del campo elettromagnetico del neutrone (campo elettrico E-costante, campo magnetico H-costante, campo elettromagnetico alternato è contrassegnato in giallo).

Bilancio energetico (percentuale dell'energia interna totale):

• campo elettrico costante (E) - 0,18%,
• campo magnetico permanente (H) - 4,04%,
• campo elettromagnetico alternato - 95,78%.

La presenza di un potente campo magnetico costante spiega il possesso di un neutrone da parte delle forze nucleari. La struttura del neutrone è mostrata in figura.

Nonostante la carica elettrica zero, il neutrone ha un campo elettrico dipolo.

1 raggio di neutroni

La teoria dei campi delle particelle elementari definisce il raggio (r) di una particella elementare come la distanza dal centro al punto in cui viene raggiunta la massima densità di massa.

Per un neutrone, questo sarà 3.3518 ∙ 10 -16 m A questo dobbiamo aggiungere lo spessore dello strato di campo elettromagnetico 1.0978 ∙ 10 -16 m.

Quindi sarà 4,4496 ∙ 10 -16 m, quindi il limite esterno del neutrone dovrebbe trovarsi a una distanza maggiore di 4,4496 ∙ 10 -16 m dal centro Il risultato è un valore quasi uguale al raggio del protone, e questo non è sorprendente. Il raggio di una particella elementare è determinato dal numero quantico L e dalla grandezza della massa a riposo. Entrambe le particelle hanno lo stesso insieme di numeri quantici L e M L e le masse a riposo differiscono leggermente.

2 Momento magnetico del neutrone

Contrariamente alla teoria quantistica, la teoria dei campi delle particelle elementari afferma che i campi magnetici delle particelle elementari non sono creati dalla rotazione di spin delle cariche elettriche, ma esistono simultaneamente con un campo elettrico costante come componente costante del campo elettromagnetico. Pertanto, tutte le particelle elementari con numero quantico L>0 hanno campi magnetici.

La teoria del campo delle particelle elementari non considera anomalo il momento magnetico del neutrone: il suo valore è determinato da un insieme di numeri quantici nella misura in cui la meccanica quantistica funziona in una particella elementare.

Quindi il momento magnetico del neutrone è creato dalla corrente:

• (0) con momento magnetico -1 eħ/m 0n c

Successivamente, lo moltiplichiamo per la percentuale dell'energia del campo elettromagnetico alternato del neutrone diviso per il 100 percento e lo convertiamo in magnetoni nucleari. Allo stesso tempo, non bisogna dimenticare che i magnetoni nucleari tengono conto della massa del protone (m 0p) e non della massa del neutrone (m 0n), quindi il risultato ottenuto deve essere moltiplicato per il rapporto m 0p / m 0n. Di conseguenza, otteniamo 1.91304.

3 Campo elettrico neutronico

Nonostante la carica elettrica nulla, secondo la teoria dei campi delle particelle elementari, il neutrone deve avere un campo elettrico costante. Il campo elettromagnetico che compone il neutrone ha una componente costante e, quindi, il neutrone deve avere un campo magnetico e un campo elettrico costanti. Poiché la carica elettrica è zero, il campo elettrico costante sarà dipolo. Cioè, il neutrone deve avere un campo elettrico costante simile al campo di due cariche elettriche parallele distribuite di uguale intensità e segno opposto. A grandi distanze il campo elettrico del neutrone risulterà praticamente impercettibile a causa della compensazione reciproca dei campi di entrambi i segni di carica. Ma a distanze dell'ordine del raggio di neutroni, questo campo avrà un effetto significativo sulle interazioni con altre particelle elementari di dimensioni simili. Ciò riguarda principalmente l'interazione nei nuclei atomici di un neutrone con un protone e di un neutrone con un neutrone. Per l'interazione neutrone-neutrone, queste saranno forze repulsive con la stessa direzione degli spin e forze attrattive con la direzione opposta degli spin. Per l'interazione neutrone-protone, il segno della forza dipende non solo dall'orientamento degli spin, ma anche dallo spostamento tra i piani di rotazione dei campi elettromagnetici del neutrone e del protone.
Quindi, il neutrone deve avere un campo elettrico dipolo di due cariche elettriche ad anello simmetriche parallele distribuite (+0,75e e -0,75e), di raggio medio situato a distanza

Il momento di dipolo elettrico del neutrone (secondo la teoria dei campi delle particelle elementari) è pari a:

dove ħ è la costante di Planck, L è il numero quantico principale nella teoria dei campi delle particelle elementari, e è la carica elettrica elementare, m 0 è la massa a riposo del neutrone, m 0~ è la massa a riposo del neutrone racchiusa in un campo elettromagnetico alternato, c è la velocità della luce, P - vettore del momento di dipolo elettrico (perpendicolare al piano del neutrone, passa attraverso il centro della particella e diretto verso la carica elettrica positiva), s - distanza media tra le cariche, ri - elettrico raggio della particella elementare.

Come puoi vedere, le cariche elettriche sono di magnitudine vicina alle cariche dei presunti quark (+2/3e=+0.666e e -2/3e=-0.666e) nel neutrone, ma a differenza dei quark, i campi elettromagnetici esistono in natura , e una struttura simile di costante qualsiasi particella elementare neutra ha un campo elettrico, indipendentemente dalla dimensione dello spin e... .

Il potenziale del campo di dipolo elettrico del neutrone nel punto (A) (nella zona vicina 10s > r > s circa), nel sistema SI è:

dove θ è l'angolo tra il vettore momento di dipolo P e direzione al punto di osservazione A, r 0 - parametro di normalizzazione pari a r 0 =0,8568Lħ/(m 0~ c), ε 0 - costante elettrica, r - distanza dall'asse (rotazione del campo elettromagnetico alternato) del particella elementare al punto di osservazione A, h è la distanza dal piano della particella (passante per il suo centro) al punto di osservazione A, è l'altezza media della carica elettrica in una particella elementare neutra (pari a 0,5s) , |...| è il modulo del numero, P n è la grandezza del vettore P n. (Non esiste un moltiplicatore nel sistema CGS.)

L'intensità E del campo di dipolo elettrico del neutrone (nella zona vicina 10s > r > s circa), nel sistema SI è:

dove n=R/|r| - un vettore unitario dal centro del dipolo in direzione del punto di osservazione (A), il punto (∙) indica il prodotto scalare, i vettori sono in grassetto. (Non esiste un moltiplicatore nel sistema CGS.)

Le componenti dell'intensità del campo del dipolo elettrico di un neutrone (nella zona vicina 10s>r>s circa) sono longitudinali (| |) (lungo il raggio vettore disegnato dal dipolo a un dato punto) e trasversali (_|_) nel sistema SI:

Dove θ è l'angolo tra la direzione del vettore momento di dipolo P n e il vettore del raggio al punto di osservazione (non esiste un moltiplicatore nel sistema CGS).

La terza componente dell'intensità del campo elettrico è ortogonale al piano in cui giace il vettore momento di dipolo P n del neutrone e del vettore del raggio, - è sempre uguale a zero.

L'energia potenziale U dell'interazione del campo di dipolo elettrico del neutrone (n) con il campo di dipolo elettrico di un'altra particella elementare neutra (2) nel punto (A) nella zona lontana (r>>s), nella Il sistema SI è uguale a:

dove θ n2 è l'angolo tra i vettori dei momenti di dipolo elettrico P n e P 2 , θ n - angolo tra il vettore momento elettrico dipolo P n e vettore R, θ 2 - l'angolo tra il vettore del momento elettrico del dipolo P 2 e vettore R, R- un vettore dal centro del momento elettrico dipolo p n al centro del momento elettrico dipolo p 2 (al punto di osservazione A). (Non esiste un moltiplicatore nel sistema CGS)

Viene introdotto il parametro di normalizzazione r 0 per ridurre lo scostamento del valore di E da quello calcolato utilizzando l'elettrodinamica classica e il calcolo integrale nella zona vicina. La normalizzazione avviene in un punto giacente su un piano parallelo al piano del neutrone, lontano dal centro del neutrone a distanza (nel piano della particella) e con uno spostamento di altezza di h=ħ/2m 0~ c, dove m 0~ è il valore della massa racchiusa in un campo elettromagnetico alternato neutrone a riposo (per un neutrone m 0~ = 0,95784 m. Per ogni equazione, il parametro r 0 è calcolato indipendentemente. Come valore approssimativo si può prendere il raggio di campo:

Da quanto precede ne consegue che il campo di dipolo elettrico del neutrone (la cui esistenza in natura nemmeno la fisica del XX secolo ne conosceva), secondo le leggi dell'elettrodinamica classica, interagirà con particelle elementari cariche.

4 Massa a riposo dei neutroni

In accordo con l'elettrodinamica classica e la formula di Einstein, la massa a riposo delle particelle elementari con numero quantico L>0, compreso il neutrone, è definita come l'energia equivalente dei loro campi elettromagnetici:

dove l'integrale definito è preso sull'intero campo elettromagnetico della particella elementare, E è l'intensità del campo elettrico, H è l'intensità del campo magnetico. Qui vengono prese in considerazione tutte le componenti del campo elettromagnetico: un campo elettrico costante (che ha il neutrone), un campo magnetico costante, un campo elettromagnetico alternato. Questa piccola, ma molto capiente formula per la fisica, sulla base della quale si ottengono le equazioni del campo gravitazionale delle particelle elementari, manderà allo sfascio più di una favolosa "teoria" - quindi alcuni dei loro autori la odieranno.

Come segue dalla formula precedente, il valore della massa a riposo del neutrone dipende dalle condizioni in cui si trova il neutrone. Quindi, ponendo un neutrone in un campo elettrico esterno costante (ad esempio un nucleo atomico), influenzeremo E 2, che influenzerà la massa del neutrone e la sua stabilità. Una situazione simile si verificherà quando un neutrone viene posto in un campo magnetico costante. Pertanto, alcune proprietà di un neutrone all'interno di un nucleo atomico differiscono dalle stesse proprietà di un neutrone libero nel vuoto, lontano dai campi.

5 Vita dei neutroni

La durata di 880 secondi, stabilita dalla fisica, corrisponde a un neutrone libero.

La teoria dei campi delle particelle elementari afferma che la vita di una particella elementare dipende dalle condizioni in cui si trova. Posizionando un neutrone in un campo esterno (ad esempio magnetico) cambiamo l'energia contenuta nel suo campo elettromagnetico. Si può scegliere la direzione del campo esterno in modo che l'energia interna del neutrone diminuisca. Di conseguenza, durante il decadimento di un neutrone verrà rilasciata meno energia, il che complicherà il decadimento e aumenterà la durata di una particella elementare. È possibile scegliere un valore dell'intensità del campo esterno tale che il decadimento del neutrone richieda energia aggiuntiva e, di conseguenza, il neutrone diventerà stabile. Questo è esattamente ciò che si osserva nei nuclei atomici (ad esempio il deuterio), in cui il campo magnetico dei protoni vicini non consente il decadimento dei neutroni nel nucleo. D'altra parte, quando viene introdotta energia aggiuntiva nel nucleo, i decadimenti dei neutroni possono nuovamente diventare possibili.

6 Nuova fisica: neutroni (particella elementare) - risultato

Il modello standard (omesso da questo articolo, ma affermato essere vero nel 20° secolo) afferma che il neutrone è uno stato legato di tre quark: uno "up" (u) e due "down" (d) (quark presunto struttura del neutrone: udd). Dal momento che la presenza di quark in natura non è stata provata sperimentalmente, in natura non è stata trovata una carica elettrica uguale in grandezza alla carica di quark ipotetici, e ci sono solo prove indirette che possono essere interpretate come la presenza di tracce di quark in alcune interazioni di particelle elementari, ma possono anche essere interpretate diversamente, quindi l'affermazione The Standard Model secondo cui il neutrone ha una struttura a quark rimane solo un'ipotesi non dimostrata. Qualsiasi modello, compreso quello Standard, ha il diritto di assumere qualsiasi struttura di particelle elementari, compreso il neutrone, ma fino a quando le particelle corrispondenti di cui si suppone che il neutrone sia costituito non si trovano negli acceleratori, l'affermazione del modello è da considerarsi non dimostrata.

Il Modello Standard, che descrive il neutrone, introduce quark con gluoni che non si trovano in natura (nessuno ha trovato nemmeno gluoni), campi e interazioni che non esistono in natura e contrasta con la legge di conservazione dell'energia;

La teoria dei campi delle particelle elementari (Nuova Fisica) descrive il neutrone sulla base dei campi e delle interazioni esistenti in natura nell'ambito delle leggi che operano in natura: ecco cos'è la SCIENZA.

Vladimir Gorunovich

NEUTRONE(n) (dal lat. neutro - né l'uno né l'altro) - una particella elementare con zero elettrico. carica e massa, leggermente maggiori della massa del protone. Insieme al protone sotto il nome generale. Il nucleone fa parte dei nuclei atomici. H. ha spin 1/2 e quindi obbedisce Statistiche Fermi - Dirac(è un fermione). appartiene alla famiglia adra-novembre; ha numero barionico B= 1, cioè incluso nel gruppo barioni.

Fu scoperto nel 1932 da J. Chadwick, il quale dimostrò che la radiazione a forte penetrazione derivante dal bombardamento di nuclei di berillio da parte di particelle a consiste di particelle elettricamente neutre con una massa approssimativamente uguale a quella di un protone. Nel 1932, D. D. Ivanenko e W. Heisenberg avanzarono l'ipotesi che i nuclei atomici fossero costituiti da protoni e H. in contrasto con la carica. particelle, H. penetra facilmente nei nuclei a qualsiasi energia e con cause ad alta probabilità reazioni nucleari catturare (n,g), (n,a), (n, p) se il bilancio energetico nella reazione è positivo. Probabilità di esotermico aumenta con la decelerazione H. inversamente proporzionale. la sua velocità. Un aumento della probabilità di reazioni di cattura di H. quando vengono rallentate in mezzi contenenti idrogeno è stato scoperto da E. Fermi (E. Fermi) e colleghi nel 1934. Scoperta la capacità di H. di causare la fissione di nuclei pesanti di O. Gan (O. Hahn) e F. Strassmann (F. . Strassman) nel 1938 (vedi fissione nucleare), servito come base per la creazione di armi nucleari e. La particolarità dell'interazione dei neutroni lenti con la materia, che hanno una lunghezza d'onda di de Broglie dell'ordine delle distanze atomiche (effetti di risonanza, diffrazione, ecc.), serve come base per l'ampio uso dei fasci di neutroni nella fisica dello stato solido. (Classificazione di H. per energia - veloce, lento, termico, freddo, ultrafreddo - cfr. fisica dei neutroni.)

Nello stato libero, H. è instabile - subisce il decadimento B; n p + e - + v e; la sua durata t n = 898(14) s, l'energia limite dello spettro elettronico è 782 keV (vedi Fig. decadimento beta dei neutroni). Nello stato legato, come parte di nuclei stabili, H. è stabile (secondo stime sperimentali, la sua vita supera i 10 32 anni). Secondo aster. Si stima che il 15% della materia visibile dell'Universo sia rappresentato da H., che fanno parte dei 4 nuclei di He. H. è il principale. componente stelle di neutroni. L'H. libero in natura si forma nelle reazioni nucleari causate da particelle a di decadimento radioattivo, Raggi cosmici e come risultato della fissione spontanea o forzata di nuclei pesanti. Gli artt. fonti di H. sono reattori nucleari, esplosioni nucleari, acceleratori di protoni (per cfr. energia) ed elettroni con bersagli costituiti da elementi pesanti. Le sorgenti di fasci monocromatici H. con un'energia di 14 MeV sono a bassa energia. acceleratori di deuterone con un bersaglio al trizio o al litio e, in futuro, le installazioni termonucleari del CTS potrebbero rivelarsi intense fonti di tale H. (Centimetro. .)

Caratteristiche principali H.

Peso h. tp = 939.5731(27) MeV/c 2 = = 1.008664967(34) a. unità messe 1.675. 10 -24 g La differenza tra le masse di H. e il protone è stata misurata dal max. precisione da energetico. bilancio della reazione di cattura di H. da parte di un protone: n + p d + g (energia quantistica g = 2,22 MeV), m n- m p = 1,293323 (16) MeV/c 2 .

Carica elettrica H. Q n = 0. Misurazioni dirette più accurate Q n eseguita dalla deflessione di fasci di H. freddo o ultrafreddo in elettrostatico. campo: Q n<= 3·10 -21 suaè la carica dell'elettrone). Cosv. dati elettrici. neutralità macroscopica. quantità di gas dare Qn<= 2 10 -22 e.

Gira H. J= 1 / 2 è stato determinato da esperimenti diretti sulla divisione del fascio H. in un campo magnetico disomogeneo. campo in due componenti [nel caso generale, il numero di componenti è (2 J + 1)].

Coerente descrizione della struttura degli adroni basata sul moderno. teoria dell'interazione forte - cromodinamica quantistica- mentre incontra teorico. difficoltà, tuttavia, per molti i compiti sono abbastanza soddisfacenti. risultati fornisce una descrizione dell'interazione dei nucleoni, rappresentati come oggetti elementari, attraverso lo scambio di mesoni. Sperimentare. esplorazione degli spazi. la struttura H. viene effettuata utilizzando lo scattering di leptoni ad alta energia (elettroni, muoni, neutrini, considerati nella teoria moderna come particelle puntiformi) su deuteroni. Il contributo dello scattering su un protone si misura in dep. esperimento e può essere sottratto usando def. calcolare. procedure.

La dispersione elastica e quasi elastica (con scissione del deuterone) di elettroni sul deuterone permette di trovare la distribuzione della densità elettrica. carica e magnete. momento H. ( Fattore di forma H.). Secondo l'esperimento, la distribuzione della densità magnetica. momento H. con una precisione dell'ordine di più. la percentuale coincide con la distribuzione della densità elettrica. carica di protoni e ha un raggio RMS di ~ 0,8 · 10 -13 cm (0,8 F). Magn. il fattore di forma H. ​​è abbastanza ben descritto dal cosiddetto. dipolo f-loy G.M n = m n (1 + Q 2 /0,71) -2 , dove Q 2 è il quadrato della quantità di moto trasferita in unità (GeV/c) 2 .

Più complicata è la questione della grandezza dell'elettricità. (addebito) fattore di forma H. G E n. Dagli esperimenti sulla dispersione da parte del deuterone, si può concludere che G E n ( Q 2 ) <= 0,1 nell'intervallo dei quadrati degli impulsi trasferiti (0-1) (GeV/c) 2 . A Q 2 0 a causa di zero elettrico. carica H. G E n- > 0, ma sperimentalmente è possibile determinare dG E n ( Q 2 )/dq 2 | Q 2=0. Questo valore è max. trovato esattamente dalle misurazioni lunghezza di dispersione H. sul guscio elettronico degli atomi pesanti. Principale parte di questa interazione è determinata dal magnetico. momento H. Max. esperimenti precisi danno la lunghezza di ne-scattering un ne = -1.378(18) . 10 -16 cm, che differisce da quello calcolato, determinato dal magn. momento H.: un ne \u003d -1.468. 10 -16 cm La differenza tra questi valori fornisce la radice quadrata media elettrica. raggio H.<R 2 e n >= = 0,088(12) Fili dG E n ( Q 2)/dq 2 | Q 2 \u003d 0 \u003d -0,02 F 2. Queste cifre non possono essere considerate definitive a causa della grande dispersione dei dati decomp. esperimenti che superano gli errori dati.

Una caratteristica dell'interazione di H. con la maggior parte dei nuclei è positiva. lunghezza di dispersione, che porta al coefficiente. rifrazione< 1. Благодаря этому H., падающие из вакуума на границу вещества, могут испытывать полное внутр. отражение. При скорости u < (5-8) м/с (ультрахолодные H.) H. испытывают полное отражение от границы с углеродом, никелем, бериллием и др. при любом угле падения и могут удерживаться в замкнутых объёмах. Это свойство ультрахолодных H. широко используется в экспериментах (напр., для поиска ЭДМ H.) и позволяет реализовать нейтронооптич. устройства (см. ottica neutronica).

H. e interazione debole (elettrodebole).. Un'importante fonte di informazioni sull'interazione elettrodebole è il decadimento b dell'H libero. A livello di quark, questo processo corrisponde alla transizione. Il processo inverso dell'interazione di un elettrone con un protone, chiamato. decadimento b inverso. Questa classe di processi include cattura elettronica, svolgendosi in nuclei, re - n v e.

Il decadimento di H. libero, tenendo conto della cinematica. parametri è descritto da due costanti - vettore GV, che è dovuto a conservazione della corrente del vettore universale costante di interazione debole e vettore assiale G.A, il cui valore è determinato dalla dinamica dei componenti fortemente interagenti dei nucleoni - quark e gluoni. Funzioni d'onda dell'iniziale H. e del protone finale e dell'elemento della matrice di transizione n p dovute all'isotopico. le invarianze sono calcolate in modo abbastanza accurato. Di conseguenza, il calcolo delle costanti GV e G.A dal decadimento dell'H. libero (contrariamente ai calcoli dal decadimento b dei nuclei) non è correlato alla contabilizzazione dei fattori strutturali nucleari.

La vita di H. senza tener conto di alcune correzioni è: t n = kg 2 V+ 3G 2 UN) -1 , dove K include cinematica. fattori e le correzioni di Coulomb dipendenti dall'energia limite di b-decay e correzioni radiative.

Probabilità di decadimento dei polarizzatori. H. con rotazione S , energie e momenti dell'elettrone e antineutrino e R e, è generalmente descritto dall'espressione:

Cof. correlazioni a, A, B, D può essere rappresentato in funzione del parametro un = (G.A/GV,)exp( io F). La fase f è diversa da zero o p se T- l'invarianza è rotta. In tavola. vengono dati esperimenti. valori per questi coefficienti. e i valori risultanti un e f.

C'è una notevole differenza tra i dati esperimenti per t n , raggiungendo diversi. per cento.

La descrizione dell'interazione elettrodebole che coinvolge H. a energie più elevate è molto più difficile a causa della necessità di tenere conto della struttura dei nucleoni. Ad esempio, m - cattura, m - p n v m è descritto da almeno il doppio del numero di costanti. H. sperimenta anche un'interazione elettrodebole con altri adroni senza la partecipazione di leptoni. Questi processi includono quanto segue.

1) Decadimento degli iperoni L np 0 , S + np + , S - np - ecc. La ridotta probabilità di questi decadimenti in diversi volte più piccolo che per le particelle non strane, che viene descritto introducendo l'angolo di Cabibbo (vedi Fig. angolo cabibo).

2) Interazione debole n - n o n - p, che si manifesta come forze nucleari che non preservano gli spazi. parità.La normale entità degli effetti da essi provocati è dell'ordine di 10 -6 -10 -7.

L'interazione di H. con nuclei medi e pesanti ha una serie di caratteristiche, che portano in alcuni casi ad un significato significativo potenziando gli effetti non conservazione della parità nei nuclei. Uno di questi effetti è correlato. la differenza tra la sezione d'assorbimento di H. c nella direzione di propagazione e contro di essa, che nel caso del nucleo 139 La è del 7% a \u003d 1,33 eV, corrisponde a R- risonanza dei neutroni d'onda. Il motivo dell'amplificazione è una combinazione di bassa energia. l'ampiezza degli stati del nucleo composto e l'elevata densità di livelli con parità opposta in questo nucleo composto, che fornisce 2-3 ordini di grandezza maggiore miscelazione di componenti con parità diversa rispetto agli stati bassi dei nuclei. Di conseguenza, una serie di effetti: l'asimmetria dell'emissione di g-quanta rispetto allo spin dei polarizzatori catturati. H. nella reazione (n, g), asimmetria di emissione di carica. particelle durante il decadimento degli stati composti nella reazione (n, p) o l'asimmetria dell'emissione di un frammento di fissione leggero (o pesante) nella reazione (n, p) F). Le asimmetrie hanno un valore di 10 -4 -10 -3 all'energia termica H. In R-Le risonanze dei neutroni a onda sono realizzate in aggiunta. potenziamento associato alla soppressione della probabilità della formazione di un componente che preserva la parità di questo stato composto (a causa della piccola larghezza del neutrone R-risonanza) rispetto alla componente di impurità con parità opposta, cioè S-risonanza-pesce gatto. È la combinazione di più Il fattore di amplificazione permette ad un effetto estremamente debole di manifestarsi con un valore caratteristico dell'interazione nucleare.

Numero barionico che violano le interazioni. Teorico Modelli grande unificazione e superunioni prevedere l'instabilità dei barioni - il loro decadimento in leptoni e mesoni. Questi decadimenti possono essere evidenti solo per i barioni più leggeri - p e n, che fanno parte dei nuclei atomici. Per un'interazione con un cambiamento nel numero barionico di 1, D B= 1, ci si aspetterebbe una trasformazione di tipo H.: n e + p - , ovvero una trasformazione con emissione di mesoni strani. La ricerca di tali processi è stata effettuata in esperimenti utilizzando rilevatori sotterranei con una massa di diversi. migliaia di tonnellate. Sulla base di questi esperimenti, si può concludere che il tempo di decadimento di H. con violazione del numero barionico è superiore a 10 32 anni.

Dott. possibile tipo di interazione con D V= 2 può portare al fenomeno dell'interconversione H. e antineutroni nel vuoto, cioè all'oscillazione . In assenza di esterno campi o con il loro piccolo valore, gli stati di H. e dell'antineutrone sono degenerati, poiché le loro masse sono le stesse, quindi anche interazioni superdeboli possono mescolarli. Il criterio per la piccolezza dell'est. campi è la piccolezza dell'energia di interazione del magnete. momento H. con mag. campo (n e n ~ hanno momenti magnetici opposti nel segno) rispetto all'energia determinata dal tempo T osservazioni H. (secondo la relazione di incertezza), D<=hT-uno . Quando si osserva la produzione di antineutroni nel raggio H. da un reattore o da un'altra fonte Tè il tempo di volo H. al rivelatore. Il numero di antineutroni nel raggio aumenta quadraticamente con il tempo di volo: /N n ~ ~ (T/tosc) 2 , dove tosc - tempo di oscillazione.

Esperimenti diretti per osservare la produzione di e in fasci di H. freddi da un reattore ad alto flusso danno un limite tosc > 10 7 s. Nei prossimi esperimenti, possiamo aspettarci un aumento della sensibilità a un livello di tosc ~ 10 9 s. Le circostanze limitanti sono max. intensità dei fasci H. e imitazione dei fenomeni di antineutroni nel rivelatore kosmich. raggi.

Dott. il metodo per osservare le oscillazioni è l'osservazione dell'annichilazione degli antineutroni, che possono formarsi in nuclei stabili. In questo caso, a causa della grande differenza nelle energie di interazione dell'antineutrone emergente nel nucleo dall'energia di legame H. eff. il tempo di osservazione diventa ~ 10 -22 s, ma il gran numero di nuclei osservati (~10 32) compensa parzialmente la diminuzione della sensibilità rispetto all'esperimento del raggio H. qualche incertezza, a seconda dell'ignoranza dell'esatto tipo di interazione di l'antineutrone all'interno del nucleo, che tosc > (1-3) . 10 7 pag. Creature. l'aumento del limite di tosc in questi esperimenti è ostacolato dallo sfondo causato dall'interazione dello spazio. neutrini con nuclei in rivelatori sotterranei.

Va notato che la ricerca del decadimento del nucleone con D B= 1 e la ricerca di -oscillazioni sono esperimenti indipendenti, poiché sono causati da fondamentalmente diversi. tipi di interazione.

Interazione gravitazionale H. Il neutrone è una delle poche particelle elementari che cadono nel campo gravitazionale. Il campo terrestre può essere osservato sperimentalmente. La misurazione diretta per H. viene eseguita con una precisione dello 0,3% e non differisce da quella macroscopica. Resta il problema della conformità principio di equivalenza(uguaglianze di massa inerziale e gravitazionale) per H. e protoni.

Gli esperimenti più accurati sono stati effettuati con il metodo Et-vesh per corpi con differenti cfr. valori di relazione A/Z, dove UN- in. Camera, Z- carica dei nuclei (in unità di carica elementare e). Da questi esperimenti segue la stessa accelerazione di caduta libera per H. e protoni al livello di 2·10 -9 e l'uguaglianza di gravità. e massa inerziale a livello di ~10 -12.

Gravità accelerazione e decelerazione sono ampiamente utilizzate negli esperimenti con H ultrafreddo. L'uso della gravitazionale il rifrattometro per H. freddo e ultrafreddo consente di misurare la lunghezza di H. di dispersione coerente su una sostanza con grande precisione.

H. in cosmologia e astrofisica

Secondo moderno rappresentazioni, nel modello dell'Universo Caldo (vedi. teoria dell'universo caldo) la formazione dei barioni, compresi i protoni e H., avviene nei primi minuti di vita dell'Universo. In futuro, una certa parte di H., che non ha avuto il tempo di decadere, viene catturata dai protoni con la formazione di 4 He. Il rapporto tra idrogeno e 4 He in questo caso è dal 70% al 30% in peso. Durante la formazione delle stelle e la loro evoluzione, oltre nucleosintesi fino ai nuclei di ferro. La formazione di nuclei più pesanti avviene a seguito di esplosioni di supernova con la nascita di stelle di neutroni, creando la possibilità di successione. H. cattura da parte di nuclidi. Allo stesso tempo, la combinazione dei cosiddetti. S-processo - cattura lenta di H. con b-decadimento tra acquisizioni successive e R-processo - seguire veloce. catturare durante le esplosioni di stelle in generale. può spiegare l'osservato abbondanza di elementi nello spazio oggetti.

Nella componente primaria del cosmico I raggi H. sono probabilmente assenti a causa della loro instabilità. H., formatosi vicino alla superficie terrestre, diffondendosi nello spazio. spazio e il decadimento lì, apparentemente, contribuiscono alla formazione dei componenti elettronici e protonici cinture di radiazioni Terra.

Illuminato.: Gurevich I.S., Tarasov L.V., Fisica dei neutroni a bassa energia, M., 1965; Alexandrov Yu.A.,. Proprietà fondamentali del neutrone, 2a ed., M., 1982.

Le dimensioni e le masse degli atomi sono piccole. Il raggio degli atomi è 10 -10 m e il raggio del nucleo è 10 -15 m La massa di un atomo è determinata dividendo la massa di una mole di atomi dell'elemento per il numero di atomi in 1 mole (NA \u003d 6,02 10 23 mol -1). La massa degli atomi varia tra 10 -27 ~ 10 -25 kg. La massa degli atomi è solitamente espressa in unità di massa atomica (a.m.u.). Per l'a.m. Viene adottato 1/12 della massa di un atomo dell'isotopo di carbonio 12 C.

Le principali caratteristiche di un atomo sono la carica del suo nucleo (Z) e il numero di massa (A). Il numero di elettroni in un atomo è uguale alla carica del suo nucleo. Le proprietà degli atomi sono determinate dalla carica dei loro nuclei, dal numero di elettroni e dal loro stato nell'atomo.

Proprietà di base e struttura del nucleo (teoria della composizione dei nuclei atomici)

1. I nuclei degli atomi di tutti gli elementi (ad eccezione dell'idrogeno) sono costituiti da protoni e neutroni.

2. Il numero di protoni nel nucleo determina il valore della sua carica positiva (Z). Z- il numero di serie di un elemento chimico nel sistema periodico di Mendeleev.

3. Il numero totale di protoni e neutroni è il valore della sua massa, poiché la massa di un atomo è concentrata principalmente nel nucleo (99,97% della massa dell'atomo). Le particelle nucleari - protoni e neutroni - sono unite sotto il nome comune nucleoni(dal latino nucleus, che significa “nucleo”). Il numero totale di nucleoni corrisponde a - il numero di massa, cioè arrotondata al numero intero più vicino, la sua massa atomica A.

nuclei con lo stesso Z, ma diverso UN chiamato isotopi. Kernel, che, allo stesso tempo UN avere diverso Z, sono chiamati isobare. In totale sono noti circa 300 isotopi stabili di elementi chimici e più di 2000 isotopi radioattivi naturali e ottenuti artificialmente.

4. Numero di neutroni nel nucleo n può essere trovato dalla differenza tra il numero di massa ( UN) e numero di serie ( Z):

5. La dimensione del nucleo è caratterizzata raggio centrale, che ha un significato condizionale dovuto alla sfocatura del confine centrale.

La densità della sostanza nucleare è dell'ordine di 10 17 kg/m 3 ed è costante per tutti i nuclei. Supera di gran lunga la densità delle sostanze ordinarie più dense.

La teoria del protone-neutrone ha permesso di risolvere le contraddizioni sorte in precedenza nelle idee sulla composizione dei nuclei atomici e sulla sua connessione con il numero di serie e la massa atomica.

Energia di legame del nucleoè determinato dalla quantità di lavoro che deve essere fatto per dividere il nucleo nei suoi nucleoni costituenti senza impartire loro energia cinetica. Dalla legge di conservazione dell'energia deriva che la stessa energia deve essere rilasciata durante la formazione di un nucleo, che deve essere spesa nella scissione del nucleo nei suoi nucleoni costituenti. L'energia di legame nucleare è la differenza tra l'energia di tutti i nucleoni liberi che compongono il nucleo e la loro energia nel nucleo.

Quando si forma un nucleo, la sua massa diminuisce: la massa del nucleo è inferiore alla somma delle masse dei suoi nucleoni costituenti. La diminuzione della massa del nucleo durante la sua formazione è spiegata dal rilascio di energia di legame. Se wсв è il valore dell'energia rilasciata durante la formazione del nucleo, quindi la massa corrispondente Dm, pari a

chiamato difetto di massa e caratterizza la diminuzione della massa totale durante la formazione di un nucleo dai suoi nucleoni costituenti. Un'unità di massa atomica corrisponde a unità atomica di energia(a.u.e.): a.u.e.=931,5016 MeV.

L'energia di legame specifica del nucleo w l'energia di legame per nucleone è chiamata: w sv= . Valore w cw ha una media di 8 MeV/nucleone. All'aumentare del numero di nucleoni nel nucleo, l'energia di legame specifica diminuisce.

Il criterio per la stabilità dei nuclei atomiciè il rapporto tra il numero di protoni e neutroni in un nucleo stabile per date isobare. ( UN= cost).

forze nucleari

1. L'interazione nucleare indica che ci sono speciali forze nucleari, non riducibile a nessuno dei tipi di forze conosciute nella fisica classica (gravitazionale ed elettromagnetica).

2. Le forze nucleari sono forze a corto raggio. Appaiono solo a distanze molto piccole tra i nucleoni nel nucleo dell'ordine di 10-15 m La lunghezza (1,5-2,2) 10-15 è chiamata gamma di forze nucleari.

3. Scoprono le forze nucleari carica indipendenza: l'attrazione tra due nucleoni è la stessa indipendentemente dallo stato di carica dei nucleoni - protone o nucleone. L'indipendenza di carica delle forze nucleari è vista da un confronto delle energie di legame in nuclei speculari. I cosiddetti nuclei, in cui il numero totale di nucleoni è lo stesso, ma il numero di protoni in uno è uguale al numero di neutroni nell'altro. Ad esempio, nuclei di elio trizio idrogeno pesante - .

4. Le forze nucleari hanno la proprietà della saturazione, che si manifesta nel fatto che il nucleone nel nucleo interagisce solo con un numero limitato di nucleoni vicini ad esso più vicini. Ecco perché esiste una dipendenza lineare delle energie di legame dei nuclei dai loro numeri di massa (A). La saturazione quasi completa delle forze nucleari si ottiene nella particella a, che è una formazione molto stabile.

Radioattività, g - radiazione, aeb - decadimento

1.radioattività chiamato la trasformazione di isotopi instabili di un elemento chimico in isotopi di un altro elemento, accompagnata dall'emissione di particelle elementari, nuclei o raggi X duri. radioattività naturale chiamata radioattività osservata negli isotopi instabili presenti in natura. radioattività artificiale chiamata radioattività degli isotopi ottenuti a seguito di reazioni nucleari.

2. Di solito, tutti i tipi di radioattività sono accompagnati dall'emissione di radiazioni gamma - onde elettriche dure a lunghezza d'onda corta. La radiazione gamma è la principale forma di riduzione dell'energia dei prodotti eccitati delle trasformazioni radioattive. Viene chiamato un nucleo in decadimento radioattivo materno; emergente bambino il nucleo, di regola, risulta essere eccitato e il suo passaggio allo stato fondamentale è accompagnato dall'emissione di un g-fotone.

3. decadimento alfa chiamato l'emissione di nuclei di alcuni elementi chimici a - particelle. Il decadimento alfa è una proprietà dei nuclei pesanti con numeri di massa UN>200 e spese di base Z>82. All'interno di tali nuclei si formano particelle a separate, ciascuna composta da due protoni e due neutroni, cioè si forma un atomo di un elemento che si sposta nella tavola del sistema periodico degli elementi di D.I. Mendeleev (PSE) due celle a sinistra dell'elemento radioattivo originale con un numero di massa inferiore a 4 unità(Regola Soddy-Faience):

4. Il termine decadimento beta denota tre tipi di trasformazioni nucleari: elettronico(gruppo musicale positrone(b+) decade, e anche cattura elettronica.

b-decadimento si verifica prevalentemente in nuclei relativamente ricchi di neutroni. In questo caso, il neutrone del nucleo decade in un protone, un elettrone e un antineutrino () con carica e massa zero.

Durante il decadimento b, il numero di massa dell'isotopo non cambia, poiché il numero totale di protoni e neutroni viene preservato e la carica aumenta di 1. Pertanto, l'atomo dell'elemento chimico risultante viene spostato dalla cella PSE di una cella a destra dell'elemento originale e il suo numero di massa non cambia(Regola Soddy-Faience):

b+-decadimento si verifica prevalentemente in nuclei relativamente ricchi di protoni. In questo caso, il protone del nucleo decade in un neutrone, un positrone e un neutrino ().

.

Durante il decadimento b + -, il numero di massa dell'isotopo non cambia, poiché il numero totale di protoni e neutroni viene preservato e la carica diminuisce di 1. Pertanto, l'atomo dell'elemento chimico risultante viene spostato dalla PSE di una cella a sinistra dell'elemento originale e il suo numero di massa non cambia(Regola Soddy-Faience):

5. Nel caso della cattura di elettroni, la trasformazione consiste nella scomparsa di uno degli elettroni nello strato più vicino al nucleo. Il protone, trasformandosi in neutrone, "cattura" l'elettrone, per così dire; da qui deriva il termine "cattura elettronica". La cattura elettronica, a differenza della b±-capture, è accompagnata dalla caratteristica emissione di raggi X.

6. b - il decadimento si verifica in nuclei naturalmente radioattivi e artificialmente radioattivi; b+-decadimento è tipico solo per il fenomeno della radioattività artificiale.

7. Radiazione g: quando eccitato, il nucleo di un atomo emette radiazione elettromagnetica di breve lunghezza d'onda e alta frequenza, che ha maggiore rigidità e potere di penetrazione rispetto ai raggi X. Di conseguenza, l'energia del nucleo diminuisce, mentre il numero di massa e la carica del nucleo rimangono invariati. Pertanto, non si osserva la trasformazione di un elemento chimico in un altro e il nucleo di un atomo passa in uno stato meno eccitato.