La désintégration bêta se produit lorsqu'un noyau atomique instable se désintègre (radioactivement) en émettant une particule bêta; quand la particule bêta est un électron, c'est β– la désintégration, et quand un positron, β+ pourriture.
Les rayons bêta, en tant que composante distincte des rayons émis par la radioactivité, ont été découverts par Rutherford, en 1899, quelques années seulement après la découverte de la radioactivité elle-même (en 1896). Cependant, il s'agit de désintégration bêta moins… la découverte de la désintégration bêta plus (par Irène et Frédéric Joliot-Curie, en 1934) est intervenue après la découverte du positron (dans les rayons cosmiques, en 1932) et la (alors) «invention» controversée du neutrino (par Pauli, en 1931) pour tenir compte du spectre d'énergie continue des électrons en désintégration bêta. C'est également en 1934 que Fermi a publié - en italien et en allemand (la nature considérait l'idée trop spéculative !!) - sa théorie de la désintégration bêta (pour plus de détails à ce sujet, consultez cette page Hyperphysics).
Dans la désintégration bêta moins, un neutron se transforme en proton, antineutrino et électron; cette conversion est due à l'interaction faible (ou force faible)… un quark down (dans le neutron) devient un quark up et émet un W– boson (l'un des trois bosons qui interviennent dans l'interaction faible), qui se désintègre ensuite en un électron et un antineutrino.
La désintégration bêta plus - également appelée désintégration bêta inverse - implique la conversion d'un proton en neutron, positron et neutrino.
Alors pourquoi les neutrons isolés se désintègrent (mais pas ceux des noyaux stables et ceux des étoiles à neutrons)? Et pourquoi les protons isolés sont-ils stables, mais pas ceux de certains noyaux radioactifs? Tout dépend de l'énergie… si un état (un neutron isolé, par exemple) a une énergie plus élevée qu'un autre (proton plus électron plus antineutrino), alors le premier se désintègre en second (le nombre de baryons des deux états doit être le même , idem numéro lepton, etc.).
Il existe également une rare désintégration bêta double, dans laquelle deux particules bêta sont émises; il a été observé, dans certains isotopes instables, comme prévu. Il existe un type de double désintégration bêta - appelé double désintégration bêta sans neutrino (l'image ci-dessus provient du projet COBRA, une étude à ce sujet) - qui fait l'objet d'une étude approfondie (bien qu'aucune telle désintégration n'ait encore été observée), car elle peut être l'une des rares fenêtres faciles à ouvrir sur la physique au-delà du modèle standard (voir cette page WIPP pour plus de détails).
Berkeley Lab a un guide soigné pour le Wallchart nucléaire (sous-titré "Vous n'avez pas besoin d'être un physicien nucléaire pour comprendre la science nucléaire"!) Sur la désintégration bêta, et cette page de l'Université de l'Ohio - Décomposition alpha et bêta - met plus de viande technique sur les os de l'aperçu.
Repousser les frontières polies de la science à propos de la matière noire est une histoire de Space Magazine qui a une référence tangentielle à la désintégration bêta (c'est dans les commentaires!).
Y a-t-il des épisodes pertinents du casting d'astronomie? Sûr! Nucléosynthèse: éléments d'étoiles, forces nucléaires fortes et faibles et antimatière.
La source:
Wikipédia
