Natürliche Beta+ Zerfälle?

Gibt es natürliche Beta+ zerfälle

zb bei Kalium-40?

Comments

[Reggid]

wozu die frage wenn du es eh weißt (zB Kalium-40)?

[VanDesWutt]

Ich dachte bislang dass es ausschließlich bei künstlichen passieren kann da die Umwandlungsenergie mindestens 1022 kev betragen muss

Answer 1

[indiachinacook]

Normalerweise zerfallen Kerne, weil sie zu viele oder zu wenig Neutronen haben — im ersteren Fall tritt β¯-Zerfall ein, im zweiteren β⁺ (bei leichten Kernen) oder α (bei schwe­ren Kernen).

⁴⁰K hat jedoch grob das richtige Mischungsverhältnis zwischen Protonen und Neu­tro­nen (in diesem Massenbereich erwartet man ≈1:1, das Isotop hat 1:1.11). Trotz­­dem ist es instabil, weil sowohl die Neutronen- als auch die Protonenanzahl un­gerade sind, und das geht niemals gut außer bei ein paar ganz leichten Kernen. Ener­ge­tisch kann es sowohl zu ⁴⁰Ca als auch zu ⁴⁰Ar zerfallen, die beide stabil sind.

• Ungefähr 90% des Zerfalls führt zu ⁴⁰Ca via β¯ (d.h., ein Neutron wandelt sich in ein Proton um, und ein Elektron und ein Antineutrino werden abgestrahlt)
• Aber 10% des Zerfalls verläuft über den β⁺-Mechanismus (ein Proton wandelt sich in ein Neutron um) und führt zu ⁴⁰Ar. Emission von Positronen tritt dabei nur in ei­ner kleinen Minderheit der Zerfälle auf, in den meisten Fällen läuft das über Elek­tro­nen­einfang — das sind im wesentlichen nur zwei Varianten desselben Prozes­ses.

β⁺-Zerfall in all seinen Varianten tritt vornehmlich bei synthetisch herstellten Isotopen auf und ist in der Na­tur ziemlich selten. Das liegt daran, daß er nur bei leichten Kernen auftritt (schwere machen stattdessen α), und von den leichten Kernen gibt es nicht viele radioaktive in der Natur. Beispiele sind ⁵⁰V (2⋅10¹⁷ Jahre Halb­werts­zeit mit Posi­tro­nen­emission) oder so Vögel wie ⁷⁸Kr oder ¹³⁰Ba, die doppelten Elektroneneinfang betreiben und sehr lange Halbwertszeiten >10²⁰ Jahre haben; diese Isotope tragen aber nur ein paar Zehn­tel­prozent zur natürlichen Isotopenmischung des jeweiligen Elements bei.