轻子与电弱力
贝塔衰变(beta decay)
/ BAY-tuh dee-KAY /
贝塔衰变是弱相互作用最初的面孔——正是这种放射性,最早暗示了除电磁力和强相互作用之外还有别的东西在起作用。在贝塔衰变中,一个不稳定的原子核悄悄地重新调整自己:把一个中子变成质子(或反过来),并吐出一个高速电子,也就是历史上的'贝塔粒子'。它是三种经典放射性之一,另外两种是阿尔法和伽马。
究其底层,贝塔衰变是弱相互作用在改变夸克的味。中子由两个下夸克和一个上夸克组成;质子由两个上夸克和一个下夸克组成。当中子里的一个下夸克放出一个 W 玻色子、变成上夸克时,中子就变成了质子。W 随后变成一个电子和一个电子反中微子,二者飞出原子核。那个难以捉摸的反中微子是默默无闻的第三个产物:它悄悄带走能量,这正是为什么放出的电子拥有一段能量分布,而不是某个固定数值。
贝塔衰变在历史上价值连城。电子的能量竟然是变化的、而非尖锐的,这一现象太令人困惑,以至于泡利(Wolfgang Pauli)提出了一个看不见的粒子来平账——中微子——比真正探测到它早了几十年。贝塔衰变也是宇称不守恒被发现的地方,它推翻了大自然对左右一视同仁的假设。它至今仍很实用:为一些医学扫描仪提供原理,驱动某些核反应堆过程,并且是测年和探测放射性的核心。
一个自由中子,若不去管它,约 15 分钟后就会贝塔衰变成一个质子、一个电子和一个电子反中微子。而在一个稳定的原子核内部,同样的中子却可以永远存活,因为整个原子核的能量记账不允许这种转变发生。
孤零零的中子并不稳定;束缚在合适的原子核里,它却能永恒。
'贝塔粒子'其实就是普通的电子(或正电子);这个名字是 20 世纪初的标签,是在没人知道这种辐射到底是什么之前起的。
又称
另见