Inverser Beta-Zerfall?
Wie genau läuft ein inverser Betazerfall ab? Ein Proton reagiert mit einem Neutrino zu Neutron und Positron, aber wo kommt das Neutrino her? Gibt es diesen Zerfall bei irgendeinem natürlichen Nuklid? Und wenn ja warum greifen nicht andere Zerfälle wie Alpha oder Beta+, wenn nein warum nicht
1 Antwort
Ich habe erst kürzlich etwas über die verschiedenen Varianten des β-Zerfalls geschrieben. Kurz: Derselbe physikalische Prozeß läßt sich in verschiedenen Formen anschreiben, indem man Teilchen von Links nach rechts verschiebt und dabei durch ihre Antiteilchen ersetzt.
Eine der vielen Möglichkeiten ist das, was Du in Deiner Frage angesprochen zu haben scheinst: Eine Reaktion zwischen einem Proton und einem Antineutrino, wobei ein Neutron und ein Positron entstehen müssen.
p⁺ + ν̃ₑ ⟶ n + e⁺
Das ist also eine Reaktion, mit der man Antineutrinos nachweisen kann (man detektiert das davonfliegende Positron). Als Zerfallsprozeß kann das natürlich nicht auftreten (weil zwar Neutrinos überall vorkommen, aber nur ganz selten mit einem Proton reagieren), aber wir brauchen ja nur das Neutrino auf die andere Seite zu verschieben und bekommen den real auftretenden β⁺-Zerfall (z.B. in ¹¹C):
p⁺ ⟶ n + e⁺ + νₑ
(und wenn man zusätzlich noch das e⁺ auf die linke Seite bringt, dann hat man die Gleichung für Elektroneneinfang, wie in der oben verlinkten Antwort genauer erklärt)
Weil diese Reaktion einen superkleinen Wirkungsquerschnitt haben, sie reagieren nur sehr selten mit Materie. Das liegt vermutlich daran, daß die Reaktion über die schwache Wechselwirkung vermittelt wird, und die ist eben sehr schwach.
Ein Neutrino, das die ganze Erde durchschlägt, hat (bei vernünftiger kinetischer Energie) nur eine winzige Chance, dabei mit einem Proton zu reagieren; fast alle Neutrinos würden die Erde durchqueren, ohne etwas von der ganzen Materie zu bemerken.
Und warum reagieren Neutrinos mit Protonen nur so selten?