Elektronski zahvat

Elektronski zahvat

Elektronski zahvat ili inverzni beta raspad je tip beta raspada pri kome je krajnja promena jezgra ista kao β+ raspada. U oba slučaja nuklearni proton se transformiše u neutron a potomak je pomeren za jedno mesto ulevo u periodnom sistemu elemenata. Međutim, ovde se proces odigrava na drugi način: jezgro zahvata je jedan od atomskih elektrona, uglavnom iz K ili ređe iz L ljuske, pri čemu se proton tansformiše u neutron:

$\mathrm {p} ^{+}+\mathrm {e} ^{-}\rightarrow \mathrm {n} +{\nu }_{e}\,$

U slučaju elektronskog zahvata nema nikakvog zračenja iz jezgra (osim neutrona). Jedina evidencija da se zahvat dogodio je emisija H-zračenja koje nastaje kao posledica pregrupisanje elektrona. Praznina koja je nastala elektronskim zahvatom u elektronskoj ljusci popunjava se drugim elektronom.

Radioaktivni izotopi koji se raspadaju emisijom pozitrona ili elektronskim zahvatom proizvode se najčešće u ciklotronu, izlaganjem stabilnih izotopa strujama ubrzanih čestica, obično protona.

Elektronski zahvat je osnovni način raspada izotopa sa relativno većim brojem protona u jezgru atoma, ali sa nedovoljnom energetskom razlikom između izotopa i njegove prospektivne ćerke (izobara) sa jednim manje pozitivnim nabojom za nuklid da bi se raspao emitovanjem pozitrona. Elektronski zahvat je alternativni način raspada radioaktivnih izotopa sa dovoljnom energijom da bi se raspali emisijom pozitrona. Ponekad se on naziva i inverzni beta-raspad, mada se ovaj pojam može takođe odnositi i na interakciju elektronskog antineutrona sa protonom.

Ako je energetska razlika između roditeljskog atoma i atoma ćerke manja od 1,022 MeV, emisija pozitrona je zabranjena jer nema dovoljno dostupne energije raspada da bi izvela ta reakcija, te je elektronski zahvat jednostrani način raspada. Na primer, izotop rubidijum - 83 (sa 37 protona i 46 neutrona) će se raspasti na kripton - 83 (36 protona i 47 neutrona) isključivo putem elektronskog zahvata (energetska razlika ili energija raspada iznosi 0,9 MeV).

Ako je razlika u energijama između jezgra roditelja i jezgra potomka manja od 1,022 MeV, pozitronska emisija je zabranjena, jer nema dovoljno dostupne energije raspada da bi izvela ta reakcija, i zahvat elektrona je jedini način raspada. Na primer, rubidijum - 83 se raspada u kripton-83 (sa 37 protona i 46 neutrona) će se raspasti na kripton - 83 (36 protona i 47 neutrona) isključivo putem elektronskog zahvata (energetska razlika ili energija raspada iznosi 0,9 MeV).

Primeri

$\mathrm {{}_{13}^{26}Al} +\mathrm {e} ^{-}\rightarrow \mathrm {{}_{12}^{26}Mg} +{\nu }_{e}$

$\mathrm {{}_{28}^{59}Ni} +\mathrm {e} ^{-}\rightarrow \mathrm {{}_{27}^{59}Co} +{\nu }_{e}$

Pošto se proton pretvori u neutron tokom elektronskog zahvata, broj neutrona u jezgru se povećava za jedan, broj protona se smanjuje za jedan, a atomska masa ostaje nepromenjena. Međutim, promenom broja protona, elektronski zahvat menja nuklid u novi hemijski elemenat. Atom, iako je još uvek u neutralnom stanju naelektrisanja, sada postoji u pobuđenom stanju jer mu u unutrašnjoj ljusci nedostaje jedan elektron. Zatim elektron iz spoljašnje ljuske prelazi u ljusku gde nedostaje jedan unutrašnji elektron odnosno opada u niže osnovno stanje. Tokom ovog procesa, elektron će emitovati foton H-zraka (vrsta elektromagnetnog zračenja) a drugi elektroni mogu emitovati i Augerove elektrone. Često i jezgro postoji u pobuđenom stanju, i emituje gama zrake tokom prelaska u osnovno stanje energije novog nuklida.

Literatura

• G. T. Seaborg, R. A. James, L. O. Morgan: The New Element Americium (Atomic Number 95), NNES PPR (National Nuclear Energy Series, Plutonium Project Record), Vol. 14 B The Transuranium Elements: Research Papers, Paper No. 22.1, McGraw-Hill Book Co., Inc., New York, 1949; Abstract; Maschinoskript (Januar 1948).
• K. Street, Jr., A. Ghiorso, G. T. Seaborg: The Isotopes of Americium, in: Physical Review 1950, 79 (3), 530–531;