19.2.3 Vervalmechanismen

Les Voortgang
0% voltooid

Als men de samenstelling van de straling kent, kan men de uitkomst van een vervalreactie voorspellen.

Alfaverval. Een alfadeeltje bestaat uit twee protonen en twee neutronen. Deze verlaten de atoomkern. Derhalve heeft de dochterkern twee protonen en twee neutronen minder dan de oorspronkelijke kern. Omdat dit bij elkaar vier kerndeeltjes zijn, neemt het massagetal af met vier.

alfaverval:  atoomgetal –2,  massagetal  –4.

Voorbeeld: Uranium-238 ondergaat alfaverval. Het atoomgetal van uranium is 92. De dochterkern heeft dan atoomgetal 90 (= thorium), en massagetal 234:

$$_{92}^{238}\text{U} \overset{\alpha}{\longrightarrow} \; ^{234}_{90}\text{Th} + ^4_2\text{He}.$$

Betaverval. Een bètadeeltje is een elektron. Hoe is het mogelijk dat uit een kern, die slechts uit protonen en neutronen bestaat, een elektron ontsnapt? Het antwoord wordt gegeven door de zwakke wisselwerking, waardoor een neutron de volgende verandering ondergaat:

neutron → proton + elektron (+ antineutrino).

Zodoende verandert in bètaverval een neutron in een proton, waarbij een elektron als straling wordt uitgezonden. Omdat het aantal kerndeeltjes gelijk blijft, verandert het massagetal niet; maar door het nieuwe proton neemt het atoomgetal met één toe.

bètaverval:  atoomgetal +1,  massagetal onveranderd.

Voorbeeld: Koolstof-14 ondergaat bètaverval. Het atoomgetal is 6, maar wordt nu 7 (stikstof).

$$^{14}_6 \text{C} \overset{\beta}{\longrightarrow} \;^{14}_7 \text{N} + e^-.$$

Gammaverval. Gammastraling bestaat uit elektromagnetische straling, niet uit materiële deeltjes. Er verandert dan ook niets in de compositie van de atoomkern. Het enige dat gebeurt is dat de kern die zich in een toestand van hogere energie bevond, naar de grondtoestand van lagere energie overgaat. De straling draagt het energieverschil weg.

Zo wordt na het bètaverval van kobalt-60 een nikkel-60 kern gevormd, die zich in een hogere energietoestand bevindt. Deze ondergaat vervolgens gammaverval:

$$^{60}_{28} \text{Ni}^\star \overset{\gamma}{\longrightarrow} \;^{60}_{28} \text{Ni} + \gamma$$.