2) ядра атома (+)
3) первого подуровня первой электронной оболочки (К)
4) электронных оболочек от L до N
Правильный ответ — ядро атома. При β-распаде испускаемая частица не покидает электронные оболочки, а образуется непосредственно в ядре в результате слабого взаимодействия. При β−-распаде нейтрон превращается в протон с испусканием электрона и электронного антинейтрино: n → p + e− + ν̄e. При β+-распаде протон превращается в нейтрон с образованием позитрона и электронного нейтрино: p → n + e+ + νe.
Электрон или позитрон в данном процессе является продуктом превращения нуклона, а не заранее существующей частицей атомной оболочки. Поэтому его происхождение принципиально отличается от возникновения характеристического рентгеновского излучения, оже-электронов или электронов внутренней конверсии, которые связаны с перестройкой электронной оболочки. Непрерывный спектр энергий β-частиц обусловлен распределением энергии между β-частицей и нейтрино; максимальная энергия спектра определяется энергией распада.
После β-распада электронная оболочка дочернего атома может перестраиваться вследствие изменения заряда ядра. При β+-распаде испущенный позитрон, замедляясь в веществе, аннигилирует с электроном с образованием двух фотонов по 511 кэВ, что используется в позитронно-эмиссионной томографии. Таким образом, последующие атомные и радиационные эффекты не меняют ядерного происхождения самой β-частицы.
| Процесс | Изменение в ядре или оболочке | Испускаемая частица | Ключевой диагностический или физический признак |
|---|---|---|---|
| β−-распад | Нейтрон превращается в протон; атомный номер увеличивается на 1 | Электрон и электронное антинейтрино | Непрерывный спектр электронов, отрицательный заряд частицы |
| β+-распад | Протон превращается в нейтрон; атомный номер уменьшается на 1 | Позитрон и электронное нейтрино | После торможения — аннигиляция с образованием двух фотонов по 511 кэВ |
| Электронный захват | Ядро поглощает электрон с внутренней оболочки; протон превращается в нейтрон | Нейтрино; позднее возможны характеристическое рентгеновское излучение и оже-электроны | Нет первичного испускания позитрона; наблюдается перестройка электронной оболочки |
| Внутренняя конверсия | Энергия возбужденного ядра передаётся электрону оболочки | Конверсионный электрон | Энергия электрона дискретна и связана с энергией ядерного перехода |
| Оже-эффект | Безызлучательная релаксация электронной оболочки | Оже-электрон | Энергия определяется разностью энергий электронных уровней |
| Характеристическое рентгеновское излучение | Переход электрона на вакантный внутренний уровень | Рентгеновский фотон | Линейчатый спектр, зависящий от атомного номера элемента |
Происхождение β-электрона или позитрона из ядра отражает изменение состава нуклонов при слабом взаимодействии. Электронные оболочки участвуют лишь во вторичных процессах, сопровождающих распад дочернего атома. Различение β-распада, электронного захвата и оболочечных эффектов важно при интерпретации спектров излучения и выборе радионуклидных методов диагностики. Для радиотерапии это также имеет значение при оценке пробега β-частиц и распределения поглощённой дозы в тканях.