Parece ser que hay tres procesos a considerar aquí:
- Como los electrones de alta energía de salidas, crea una variación rápida de la corriente eléctrica, que produce intensos campos electromagnéticos para un corto período de tiempo. Esto puede actuar en la otra partículas cargadas que se encuentran presentes, posiblemente la creación de más de ionización y/o romper el enlace químico.
- El núcleo de nitrógeno automaticamente, y este retroceso podría romper el vínculo y/o crear más de ionización.
- La carga del núcleo de los cambios, por lo que incluso si los efectos 1 y 2 no existe, el estado de los electrones ya no es más el estado del suelo. Ahora es una combinación lineal de los diferentes estados de este nuevo elemento, lo que significa que hay una cierta probabilidad de excitación o ionización.
Un papel por Oksyuk y Gerasimenko dice que effect 2 es normalmente la más importante.
Desde Lineal de Navidad de la respuesta, sabemos que en el caso de 14C a la caries, que tiene una inusualmente bajos de energía, es relativamente pequeño, pero todavía apreciable la probabilidad de romper el vínculo, y esto es probablemente causado por uno o más de los procesos anteriores.
Para el proceso 1, que ciertamente no es seguro asumir que es insignificante debido a que el electrón sale de la molécula tan rápidamente. Si esto fuera cierto, entonces las partículas beta no producen ionización cuando llegaron a lo largo de la parte exterior y golpear a los átomos. Aunque la escala de tiempo para el electrón de salida es corto, sus campos electromagnéticos son intensos. Por cierto, el movimiento de este electrón no es increíblemente rápido en comparación con las velocidades de los otros electrones. Tiene una velocidad típica en esta decadencia de alrededor de $0.5c$, que podría ser comparado con una estimación de $Zc/137\approx 0.04c$ para un interior de la cáscara de electrones en carbono.
Para el proceso de estimación 1, vamos a utilizar la tasa media de pérdida de energía de partículas beta en un sólido. De 0.1 MeV betas en un sólido de bastante luz de los elementos, esto es acerca de la $(dE/dx)/\rho\approx 0.3$ MeV.m2/kg. Tomando $\rho$ a la densidad del agua, y $\Delta x=0.2$ nm, nos encontramos con $\Delta E=0.06$ eV, lo que parece ser un par de órdenes de magnitud demasiado baja para romper un vínculo. Sin embargo, la pérdida de energía de las betas es un proceso que tiene mucho de la variación aleatoria de la media, por lo que no parece descabellado imaginar que hay algo así como un 1% de probabilidad de que los depósitos de 100 veces esta energía en el átomo en su camino de salida. Esto nos pone en el derecho de béisbol de este mecanismo para contribuir significativamente a la observada probabilidad de romper un enlace en el que NO.
Así que ahora vamos a considerar el proceso 2. Deje $Q$ ser la energía liberada en la desintegración y $M$ de la masa de las rebajas núcleo de nitrógeno. Vamos a ver que para kinematical razones, casi toda la energía se va en el electrón y un antineutrino, no el núcleo. Supongamos que queremos encontrar el máximo de energía de la que retrocede núcleo. Esto se logra en el caso de que el electrón recibe casi el 100% de la energía, porque fija de energía, de una forma más masiva partícula lleva más ímpetu. Si el electrón y el neutrino fueron a compartir la energía, entonces su impulso vectores también podría cancelar parcialmente, reduciendo aún más el retroceso.
El decaimiento de la energía de 14C es inusualmente baja, pero en la mayoría de las desintegraciones beta la beta es mucho más relativista. Vamos a hacer el ultrarelativistic primer caso, porque la matemática es más sencillo y porque es una mejor guía a nuestra intuición acerca de lo que sucede en general.
En la aproximación de que la beta es ultrarelativistic, su impulso (en el caso de que lleva toda la energía en este ejemplo) es $p\approx Q/c$, y por la conservación del momento, este es también el momento de las rebajas núcleo. Desde el núcleo es nonrelativistic, su energía cinética es $K=p^2/2M\approx Q^2/2Mc^2$.
Como un ejemplo típico, vamos a tomar 40K, que es la mayor fuente natural de radioactividad de la beta en nuestro entorno. Tiene un 89% de probabilidad de descomposición 40Ca más de un electrón y un antineutrino. La energía para este modo de desintegración es de 1,33 MeV, que es casi 10 veces mayor que la de 14C. El ultrarelativistic aproximación para el electrón no es demasiado ridículo; en el caso donde se pone casi toda la energía (ninguno de los neutrinos), su velocidad es de alrededor de $0.96c$. La energía cinética máxima de los retrocediendo calcio núcleo de esta aproximación es que el 24 eV, lo que es claramente un montón de energía para romper un enlace químico.
Sin ultrarelativistic aproximación, el impulso de la beta, en el máximo retroceso caso, no es $Q/c$ sino $\sqrt{(x+Q)^2-x^2}/c$ donde $x=mc^2$, e $m$ es la masa del electrón. Incluso en el caso de 40K, resulta que el ultrarelativistic aproximación no es tan grande. La máxima de retroceso de la energía para el calcio es del 41,7 eV, por lo que aunque la aproximación da un orden de magnitud, es libre por casi un factor de 2.
En el ejemplo de 14C, el resultado para la energía máxima de las rebajas de nitrógeno es la 7.0 eV, de acuerdo con Loong la respuesta. Esto es un montón de energía para romper el enlace. Otro caso muy interesante con una muy baja energía es de 3H, en los que la rechazan 3He tiene una energía máxima de sólo alrededor de 3 eV. Las personas han usado este para tratar de estudiar la química de helio.
Por lo que la toma de distancia de aquí es que en casi todos los casos, la desintegración beta es muy probable que para romper la molécula en la que se produce.
