我们都知道中子不带电,而质子带正电,电子带负电。原子核内存在中子与质子,通常在原子核内的中子是极其稳定的,不容易发生衰变而产生新的粒子。但是自由存在的中子稳定的存在时间只有不到15分钟,很快就会发生衰变生成质子,电子和电子中微子或者反电子中微子。
β衰变
但是,不管是原子核中的质子,还是自由的质子都很难发生衰变,理论物理学家通过理论推测出质子的半衰期大概10^35年,而日本科学家通过实验测得质子的半衰期与其十分吻合。但是,理论上,质子的衰变过程为中子和正电子和电子中微子。
β衰变的奥秘
在粒子物理学中,标准模型中是科学家总结出的一套描述强相互作用力,弱相互作用力,电磁力及其组成的物质基本组成的理论。这其中弱力常常是被很多人忽略的一种力,其实弱力正是中子发生β衰变的真正原因。
费米子
弱相互作用(又称弱力或弱核力)是自然的四种基本力中的一种,其余三种为强力、电磁力及万有引力。次原子粒子的放射性衰变就是由它引起的,恒星中一种叫氢聚变的过程也是由它启动的。弱相互作用会影响所有费米子,即所有自旋为半奇数的粒子。
弱相互作用
对于质子数或者中子数越大的元素,或者说元素周期表末端的元素,这些元素是极其不稳定的。由于弱相互作用力的作用,从而引发了原子核内部的中子发生放射性衰变(原子核的破裂),称为β衰变。放射性的原子不稳定,是由于它的原子核中的中子太多,当发生β衰变时,一个中子衰变成一个质子,释放出电子(也成为β粒子)以及电子中微子。弱相互作用是由W粒子和Z粒子传递的。
反物质
总结
对于中子与质子都会发生衰变,通过上文的描述我们可以看到,对于中子的衰变,不会产生反质子与正电子。而对于反质子是反物质中的基本粒子,反物质是由反粒子构成的。如果对中子贝塔衰变 n→p+e-+ve,如果想通过衰变成反质子、正电子和电子中微子,那么必须由反中子衰变得来。
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