Rozpad b :

První zřejmou obtíží je skutečnost, že jádro při rozpadu emituje elektron, přestože existují silné argumenty proti přítomnosti elektronů v jádrech. Jelikož rozpad b je v podstatě samovolná přeměna jaderného neutronu na proton a elektron, odpadá tento problém za předpokladu, že elektron opouští jádro okamžitě po svém vzniku.

Vážnějším problémem je však to, že rozpad b zjevně porušuje 3 zákony zachování - energie, hybnosti a momentu hybnosti.

Přístroj pro určování energie elektronů emitovaných při rozpadu b se nazývá beta-spektrometr. Jednoduché schéma je uvedeno na obrázku:

obr. z Beisera , str. 557

Je - li r - pevný poloměr křivosti, B - magnetická indukce, je hybnost p elektronu: p = eBr. V praxi se mění magnetické pole spolu s beta-radioaktivním nuklidem jako zdrojem elektronů a určuje se rozdělení hybností. Elektrony emitované při rozpadu b mají často kinetické energie srovnatelné s klidovou energií elektronu, takže k převedení pozorovaných hybností na kinetické energie je nutno použít relativistický vzorec.

Bylo zjištěno, že energie elektronů při rozpadu b daného nuklidu se mění spojitě od 0 do Tmax charakteristické pro nuklid. Následující obrázek ukazuje energetické spektrum elektronů při rozpadu b 83Bi210, kdy Tmax = 1,17 Mev.

 

obr. z Beisera na str. 558

V každém případě je maximální energie: Emax = m0c2 + Tmax odnášená elektronem při rozpadu rovna ekvivalentu rozdílu hmot mateřského a dceřinného jádra. Emitovaný elektron s energií Tmax však nacházíme pouze zřídka.

Dříve existovalo podezření , že chybějící energie se ztratila při srážkách emitovaného elektronu s atomovými elektrony, které obklopují jádro. Experiment však ukázal, že tato hypotéza není správná. Vzorek beta-radioaktivního nuklidu je umístněn v kalorimetru a měří se teplo uvolněné po daném počtu rozpadů. Uvolněné teplo dělené tímto počtem nám dává střední energii na jeden rozpad. U 83Bi210 byla zjištěna střední uvolněná energie 0,35 MeV, což je velmi blízko střední energii 0,39 MeV spektra na obrázku č.2, ale zajisté daleko od hodnoty Tmax = 1,17 MeV. Docházíme k závěru, že pozorovaná spojitá spektra představují skutečné energetické rozdělení elektronů emitovaných beta-radioaktivními jádry.

Ukazuje se, že také hybnost a moment hybnosti se při b rozpadu nezachovává. Při rozpadu b některých jader lze pozorovat směry pohybu emitovaných elektronů a zpětného pohybu jader; oba pohyby nejsou téměř nikdy opačného směru, jak požaduje zákon zachování hybnosti. Nezachování momentu hybnosti plyne ze známé hodnoty 1/2 pro spin elektronu, protonu i neutronu. Rozpad b v sobě zahrnuje přeměnu jaderného neutronu na proton a jelikož je spin všech uvažovaných částic 1/2, nemůže tato reakce nastat, má - li se spin ( a tedy i moment hybnosti ) zachovávat.