Elektron tutish

Elektron tutib olish — bu elektr neytral atomning protonga boy yadrosi odatda K yoki L dan ichki atom elektronini yutish jarayonidir. Shunday qilib, bu jarayon yadro protonini neytronga oʻzgartiradi va bir vaqtning oʻzida elektron neytrino emissiyasini keltirib chiqaradi.

p + e ^(-) --- n + v (e)

yoki yadro reaksiyasi tenglamasi sifatida yozilsa

{\ce {^{0}_{-1}e + ^{1}_{1}p -> ^{1}_{0}n + ^{0}_{0}}}

ν

_{e}

Bu tanho chiqarilgan neytrino butun parchalanish energiyasini oʻz ichiga olganligi uchun, u tanho xarakterli energiyaga ega. Shuningdek, neytrino emissiyasining impulsi qiz atomining bir xarakterli impuls bilan orqaga qaytishiga olib keladi.

Natijada paydo boʻlgan qizi nuklid, agar u uygʻongan holatda boʻlsa, undan asosiy holatga oʻtadi. Koʻpincha, bu oʻtish paytida gamma nurlari chiqariladi, lekin yadroviy qoʻzgʻalish ichki konversiya orqali sodir boʻlishi mumkin.

Atomdan ichki elektronni tortib olgandan soʻng, tashqi elektron tortilgan elektronga almashtiradi va bu jarayonda bir yoki bir nechta xarakterli rentgen fotonlari chiqariladi. Elektron tutilishi baʼzida Parma effektiga ham olib kelishi mumkin, bu yerda elektron kamroq energiyali elektron holatini izlash jarayonida atom elektronlari orasidagi oʻzaro taʼsir tufayli atomning elektron qobigʻidan chiqariladi.

Elektron tutilgandan soʻng, atom soni bittaga kamayadi, neytron soni bittaga koʻpayadi va massa sonida hech qanday oʻzgarish boʻlmaydi. Oddiy elektronni tutish oʻz-oʻzidan neytral atomga olib keladi, chunki elektron qobiqdagi elektronning yoʻqolishi musbat yadro zaryadining yoʻqolishi bilan muvozanatga keladi. Undan tashqari, musbat atom ioni keyingi Parma elektron emissiyasidan kelib chiqishi mumkin.

Elektron tutilishi toʻrtta asosiy kuchlardan biri boʻlgan kuchsiz oʻzaro taʼsirning namunasi hisoblanadi.

Elektron tutilishi yadrodagi protonlarning oʻzaro koʻpligiga ega boʻlgan izotoplar uchun asosiy parchalanish rejimi hisoblanadi, ammo izotop va uning boʻlgʻusi qiz yadro (sal kam musbat zaryadli izobar) oʻrtasidagi energiya farqi bu nuklidning pozitron chiqarish orqali parchalanishi uchun yetarli boʻlmaydi. Elektron tutilishi har doim pozitron emissiyasi bilan parchalanish uchun etarli energiyaga ega boʻlgan radioaktiv izotoplar uchun yana bir parchalanish rejimi hisoblanadi. Elektron tutilishi baʼzan beta-yemirilishning bir turi sifatida kiritiladi,^[1] chunki kuchsiz kuch vositachilik qiladigan asosiy yadro jarayoni bir xil. Yadro fizikasida beta-parchalanish radioaktiv parchalanishning bir turi boʻlib, bunda atom yadrosidan beta nurlari (tezlashtirilgan energetik elektron yoki pozitron) va neytrino chiqariladi. Elektron tutilishi baʼzan teskari beta parchalanishi deb ham ataladi, biroq bu tushuncha odatda elektron antineytrinoning proton bilan oʻzaro taʼsirini anglatadi.^[2]

Agar ona atom va qiz atom oʻrtasidagi energiya farqi 1,022 MeV dan kam boʻlsa pozitron emissiyasi taqiqlangan boʻladi, chunki bunga ruxsat berish uchun etarli parchalanish energiyasi mavjud emas va shuning uchun elektronni ushlab turish yagona parchalanish rejimidi boʻladi. Masalan, rubidiy-83 (37 protonlar, 46 neytronlar) kripton-83 ga parchalanadi (36 protonlar, 47 neytronlar).

Tarixi

Elektronlarni tutib olish nazariyasi birinchi marta 1934-yilgi maqolada Jan-Karlo Uik tomonidan muhokama qilingan, keyin esa Xideki Yukava va boshqa olimlar tomonidan ishlab chiqilgan. K-elektron tutilishi birinchi marta Luis Alvares tomonidan vanadiy v (48) da kuzatgan. Bu haqda u 1937-yilda xabar bergan^[3]^[4]^[5] Alvares avval galliyda (Ga ^67)elektron tutilishini oʻrganishni davom ettirdi va boshqa nuklidlarda ham buni sinab koʻrgan.^[3]^[6]^[7]

Reaksiya tafsilotlari

Leading-order EC Feynman diagrams — Elektron tutilishining parchalanishi uchun etakchi tartibli Feynman diagrammalari . Elektron yadrodagi yuqori kvark bilan W bozoni orqali oʻzaro taʼsirlanib, pastga kvark va elektron neytrino hosil qiladi. Ikki diagramma etakchi tartibni oʻz ichiga oladi, garchi virtual zarracha sifatida W-bozonning turi (va zaryadi) farqlanmaydi.

Yuqoridagi reaksiyalarning yozilishidan koʻrinib turibdiki, tutilgan elektron atomning oʻz elektronlaridan biri boʻlib, yangi, kiruvchi elektronmas, Elektron tutilishining bir nechta misollari:

Haqiqiy elektron tutilishi bilan parchalanadigan radioaktiv izotoplar, agar ular toʻliq ionlangan boʻlsa, radioaktiv parchalanishdan toʻxtatilishi mumkin. Ehtimollarga koʻra, bunday elementlar, agar portlovchi oʻta yangi yulduzlardagi r-jarayonida hosil boʻlsa, toʻliq ionlangan holda chiqariladi va shuning uchun ular kosmosda elektronlarga duch kelmaguncha radioaktiv parchalanishga uchramaydi. Teskari yemirilishlar toʻliq ionlanish orqali ham yuzaga kelishi mumkin;

Kimyoviy bogʻlanishlarni elektronlarning yadroga yaqinligiga qarab, kichik darajada elektron tutilish tezligiga taʼsir qilishi mumkin. Masalan, ⁷ Be da metall va izolyatsion muhitda yarim yemirilish davri oʻrtasida 0,9% farq kuzatilgan.^[8] Bu nisbatan katta taʼsir berilliyning yadroga yaqin boʻlgan valentlik elektronlarini, hamda, orbital burchak impulsi boʻlmagan orbitallarni ishlatadigan kichik atom ekanligi bilan bogʻliq. S orbitallardagi elektronlar yadroda ehtimollik antinodiga ega va shuning uchun yadroda ehtimollik tuguniga ega boʻlgan p yoki d elektronlarga qaraganda elektron tutilishiga koʻproq qarashli boʻladi.

Davriy jadvalning oʻrtasida joylashgan elementlar atrofida bazi elementning barqaror izotoplaridan yengilroq boʻlgan izotoplar, elektron tutilishi orqali parchalanadi, barqarorlardan ogʻirroq izotoplar esa elektron emissiyasi hisobiga parchalanadi. Elektron tutilishi koʻp vaqtlarda ogʻirroq neytron yetishmovchiligi boʻlgan elementlarda yuz beradi, bu yerda massa oʻzgarishi eng kichik va pozitron emissiyasi har doim ham boʻlavermaydi.. Yadro reaksiyalarida massa yoʻqolishi noldan katta boʻlsa, lekin $2 m e c 2$ dan kam boʻlsa, jarayon pozitron emissiyasi orqali sodir boʻlmaydi, balki, elektronni ushlab turish uchun oʻz-oʻzidan sodir boʻladi.

Manbalar

↑ Cottingham, W.N.. An introduction to nuclear physics. Cambridge University Press, 1986 — 40-bet. ISBN 978-0-521-31960-7.
↑ „The Reines-Cowan experiments: Detecting the poltergeist“ (PDF). Los Alamos National Laboratory. 25-jild. 1997. 3-bet.
↑ ^3,0 ^3,1 Alvarez, Luis W. „Chapter 3: K-electron capture by nuclei“, . Discovering Alvarez: Selected works of Luis W. Alvarez, with commentary by his students and colleagues, Segré, Emilio (commentary), University of Chicago Press, 1987 — 11–12-bet. ISBN 978-0-226-81304-2.
↑ „Luis Alvarez, biography“. Nobel Prize. Qaraldi: 7-oktabr 2009-yil.
↑ Alvarez, Luis W. (1937). „Nuclear K Electron Capture“. Physical Review. 52-jild, № 2. 134–135-bet. Bibcode:1937PhRv...52..134A. doi:10.1103/PhysRev.52.134.
↑ Alvarez, Luis W. (1937). „Electron Capture and Internal Conversion in Gallium 67“. Physical Review. 53-jild, № 7. 606-bet. Bibcode:1938PhRv...53..606A. doi:10.1103/PhysRev.53.606.
↑ Alvarez, Luis W. (1938). „The capture of orbital electrons by nuclei“. Physical Review. 54-jild, № 7. 486–497-bet. Bibcode:1938PhRv...54..486A. doi:10.1103/PhysRev.54.486.
↑ „Change of the ⁷Be electron capture half-life in metallic environments“. The European Physical Journal A. 28-jild, № 3. 2006. 375–377-bet. Bibcode:2006EPJA...28..375W. doi:10.1140/epja/i2006-10068-x.

[1] Cottingham, W.N.. An introduction to nuclear physics. Cambridge University Press, 1986 — 40-bet. ISBN 978-0-521-31960-7.

[2] „The Reines-Cowan experiments: Detecting the poltergeist“ (PDF). Los Alamos National Laboratory. 25-jild. 1997. 3-bet.

[k-3] 3,0 ^3,1 Alvarez, Luis W. „Chapter 3: K-electron capture by nuclei“, . Discovering Alvarez: Selected works of Luis W. Alvarez, with commentary by his students and colleagues, Segré, Emilio (commentary), University of Chicago Press, 1987 — 11–12-bet. ISBN 978-0-226-81304-2.

[4] „Luis Alvarez, biography“. Nobel Prize. Qaraldi: 7-oktabr 2009-yil.

[5] Alvarez, Luis W. (1937). „Nuclear K Electron Capture“. Physical Review. 52-jild, № 2. 134–135-bet. Bibcode:1937PhRv...52..134A. doi:10.1103/PhysRev.52.134.

[6] Alvarez, Luis W. (1937). „Electron Capture and Internal Conversion in Gallium 67“. Physical Review. 53-jild, № 7. 606-bet. Bibcode:1938PhRv...53..606A. doi:10.1103/PhysRev.53.606.

[7] Alvarez, Luis W. (1938). „The capture of orbital electrons by nuclei“. Physical Review. 54-jild, № 7. 486–497-bet. Bibcode:1938PhRv...54..486A. doi:10.1103/PhysRev.54.486.

[8] „Change of the ⁷Be electron capture half-life in metallic environments“. The European Physical Journal A. 28-jild, № 3. 2006. 375–377-bet. Bibcode:2006EPJA...28..375W. doi:10.1140/epja/i2006-10068-x.

[1]