Mostrar código-fonte de Partícula beta

{{Física Nuclear}}
[[Ficheiro:Beta-minus Decay.svg|thumb|Decaimento beta.]]
A '''radiação beta''' é uma forma de [[radiação ionizante]] emitida por certos tipos de núcleos radioativos. Como exemplo podem ser citados [[potássio-40]], [[carbono-14]], [[iodo]]-132, [[bário]]-126 entre outros. O decaimento beta é amplamente utilizado na medicina em fontes de [[braquiterapia]] para o tratamento de [[cancro (tumor)|câncer]] e diagnósticos médicos.

Esta radiação ocorre na forma de '''partículas beta''' (β), que são [[elétron]]s de alta energia ou [[pósitron]]s emitidos de núcleos atômicos num processo conhecido como '''[[decaimento beta]]'''. Existem duas formas de decaimento beta, β<sup>−</sup> e β<sup>+</sup>.<ref>http://www.grupoescolar.com/materia/radiacao_beta.html</ref>

No decaimento β<sup>−</sup>, um [[nêutron]] é convertido num [[próton]], com a emissão de um elétron e de um antineutrino de elétron (a [[antipartícula]] do [[neutrino]]):

<math>\mbox{n } \rightarrow \mbox{ p } + \mbox{ e}^- + \bar{\nu}_{e}</math>

No decaimento β<sup>+</sup>, um próton é convertido num nêutron, com a emissão de um pósitron e de um neutrino  de elétron:

<math> \mbox{energia } + \mbox{ p } \rightarrow   \mbox{ n } + \mbox{ e}^+ + \nu_{e}</math>

Devido à presença do neutrino, o átomo e a partícula beta normalmente não retrocedem em direções opostas. Essa observação é na verdade o que levou [[Wolfgang Pauli]] a postular a existência de neutrinos a fim de impedir a violação das leis de conservação de energia e [[quantidade de movimento linear|momento linear]]. O decaimento beta é mediado pela [[força nuclear fraca]].

Partículas beta em geral saem do átomo emissor com uma velocidade de 70 000 a 300 000 quilômetros por segundo (velocidade da luz) e têm um alcance aproximadamente 10 vezes maior do que o de [[partícula alfa|partículas alfa]], com uma força de [[ionização]] cerca de um décimo das partículas alfa. Elas são completamente paradas por 0,6&nbsp;cm de [[alumínio]]<ref>Livro "Química", de Tito Miragaia Peruzzo e Eduardo Leite do Canto, Volume Único. Página 191, Capítulo 17, Reações Nucleares.</ref>

O canhão de elétrons no tubo de [[televisão]] pode também ser considerado uma fonte de radiação beta, a qual é absorvida pelo [[fósforo]] que recobre a face interna do tubo para a emissão de [[luz|luz visível]].

== Emissão Beta ==
A '''emissão beta''' , '''desintegração beta''' ou '''decaimento beta''' é o processo pelo qual um [[núcleo atômico|núcleo]]  instável pode transformar-se em outro núcleo mediante a emissão de uma partícula beta. A partícula beta pode ser um [[elétron]], escrevendo-se  β<sup>-</sup>, ou um  [[pósitron]], β<sup>+</sup>. Um terceiro tipo de desintegração é a [[captura eletrônica]].

Processo geral da desintegração  β<sup>-</sup>: um [[nêutron]] dá lugar a um [[próton]], um [[elétron]] e um [[neutrino|antineutrino]]. Pode-se escrever o  e<sup>-</sup> como β<sup>-</sup>.

<math>\mathrm{n}\rightarrow\mathrm{p}+\mathrm{e}^-+\bar{\nu}_e</math>

Processo geral da desintegração  β<sup>+</sup>:  um [[próton]] dá lugar a um [[nêutron]], a um [[pósitron]] e a um [[neutrino]]  elétron.

<math>\mathrm{p}\rightarrow\mathrm{n}+\mathrm{e}^++{\nu}_e</math>

Processo geral da  captura eletrônica: um próton junto com um elétron formam um nêutron e um neutrino elétron.

<math>\mathrm{p}+\mathrm{e}^-\rightarrow\mathrm{n}+{\nu}_e</math>
== Decaimento β<sup>+</sup> ==
[[Image:Beta decay spectrum.png|thumb|Espectro de energia da partícula beta no decaimento beta]]

No decaimento β<sup>+</sup>, ou "emissão de pósitrons", a interação fraca converte um núcleo em seu vizinho de baixo na tabela periódica, emitindo um pósitron ({{SubatomicParticle|Positron}}) e um neutrino do elétron ({{SubatomicParticle|Electron neutrino}}):

<math>^{A}_{Z}N\rightarrow
^{\;\;\;A}_{\;\;Z-1}N+e^{+}+\nu_e</math>

β<sup>+</sup> o decaimento não pode ocorrer em um protão isolado porque requer energia devido a [[massa]] do neutrão que é maior que a massa do protão. β<sup>+</sup> decaimento só pode acontecer dentro de núcleos quando o núcleo filha tem uma maior [[energia de ligação nuclear|energia de ligação]] (e, portanto, uma energia total mais baixa) do que o núcleo mãe. A diferença entre estas energias vai para a reação de conversão de um protão para um neutrão, um [[positrão]] e um [[neutrino]] e na [[energia cinética]] destas partículas. Em um processo oposto ao decaimento beta negativo, a interação fraca converte um próton em um nêutron através da conversão de um up quark em um down quark por ter que emitir um [[Bóson W]] ou absorver um Bóson W-.
== Decaimento β<sup>−</sup> ==
[[Image:Beta Negative Decay.svg|thumb|200px|O diagrama de Feynman para Beta<sup>-</sup> mostrando uma decomposição de um [[neutrão]] em um [[protão]], [[electrão]] e antineutrino por meio de um intermediário do Bóson W.]]

No decaimento β<sup>−</sup> a [[interação fraca]] converte um [[núcleo atômico]] em um núcleo com um maior [[número atômico]], emitindo um [[elétron]] e um elétron antineutrino:

<math>^{A}_{Z}N\rightarrow ^{\;\;A}_{\;Z+1}N+e^{-}+\bar{\nu}_e</math>

onde {{mvar|A}} e {{mvar|Z}} são o [[número de massa]] e [[número atômico]]

Outro exemplo é quando o [[nêutron livre]] decai pelo β<sup>−</sup> em um [[próton]] (p)

<math>n \rightarrow p + e^{-} + \bar{\nu}_{e}</math>

No nível [[partícula fundamental|essencial]] (como descrito nos [[diagramas de Feynman]] à direita), isso é causado pela conversão da [[carga negativa]] do [[quark down]] para a carga positiva [[quark up]] por emissão de um [[Bóson W]], posteriormente, decai em um elétron e um antineutrino do elétron:

<math>d\rightarrow u + e^{-} + \bar{\nu}_e</math>

o decaimento β<sup>−</sup> geralmente ocorre em núcleos ricos em nêutrons.

== História ==
[[File:Esquema de funcionamento da câmara de ionização de um detector.png|thumb|300px|Esquema de funcionamento da câmara de ionização de um detector]]
Em 1914, [[James Chadwick]] foi o primeiro a observar experimentalmente, através de medidas realizadas com espectrômetros magnéticos, que os núcleos podiam emitir elétrons. Essas primeiras observações levaram a crer que os elétrons fossem, assim como os prótons, os constituintes do núcleo, o que mais tarde foi refutado com a descoberta do nêutron. Trata-se, a exemplo do decaimento alfa, de um processo de transição radioativa entre estados instáveis de alguns núcleos com a emissão de elétrons de alta energia, o qual foi denominado decaimento beta. A teoria inicial do decaimento beta tinha sérios problemas, pois não dava conta do espectro de energia observado experimentalmente e que não podia ser comportado por um único elétron.<ref name=decaimento>{{Citar livro
|nome=Marcos Antonio Matos Souza 
|sobrenome=Souza|editor=J. D. Dantas
|url=https://periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/article/view/2175-7941.2010v27n1p136
|título=Fenomenologia nuclear: uma proposta conceitual para o ensíno médio|edição=1
|local=Florianópolis,SC,Brasil
|ano=2010
|páginas=155
|volume=1}}</ref>

Em 1930, [[Wolfgang Pauli]] postulou a existência do [[neutrino]], outra partícula que
também era emitida no decaimento, sem carga e sem massa 4 e spin 1/2; a existência
de uma partícula desprovida de massa, de carga nula e momento de spin 1/2 era necessária para a preservação dos princípios de conservação de energia e momento angular. Uma teoria mais precisa só foi proposta em 1934 por [[Enrico Fermi]], na qual se chegou à conclusão de que se tratava de um novo tipo de interação, a [[interação fraca]].

Anos mais tarde essa teoria foi aprimorada com os trabalhos de R. Feynman e M. Gell-Mann , sendo utilizado na descrição da [[interação de Fermi]] um tratamento relativístico coerente a partir da [[equação de Dirac]]. No interior do núcleo, o decaimento beta pode ser expresso pelas seguintes reações:

<math>p\rightarrow n+e^{+}+ \nu</math>

<math>n\rightarrow p+e^{-}+ \bar{\nu}</math>

As equações mostram o decaimento beta positivo e negativo com a emissão de um [[pósitron]] e um neutrino ou a emissão de um elétron e um antineutrino, respectivamente. 
[[File:Decaimento beta 22.png|thumb|270px|Decaimento beta (Z- número atômico e A- número de massa): a)estado inicial do núcleo antes do decaimento. b) Núcleo após a emissão do elétron.]]
As aplicações desse mecanismo de decaimento estão presentes em uma classe considerável de fenômenos, que se estendem da fisiologia humana, dentro da [[Medicina]], até desenvolvimento de tecnologia espacial e industrial. Neste último caso, temos a utilização do Promécio, elemento químico de número atômico 61, que é encontrado à [[temperatura]] ambiente no estado sólido. Ele é utilizado como emissor de partículas beta na construção de medidores de espessura, dentro da metrologia de precisão, na construção de ponteiros e mostradores de relógio. Na indústria aeroespacial é utilizado para fabricação de microbaterias de longa duração e, possivelmente, como uma fonte portátil de [[raios-X]] e de calor em sondas espaciais e satélites artificiais.
== Ver também ==

{{div col}}
* [[partícula alfa]]
* [[raio gama]]
* [[radioatividade]]
* [[radiação]]
* [[física nuclear]]
{{div col end}}

{{referências}}
{{esboço-física}}

{{Espectro eletromagnético}}
{{Portal3|Física}}

{{DEFAULTSORT:Particula Beta}}
[[Categoria:Radioatividade]]