Wie funktioniert die Masse-Energie-Äquivalenz beim Kernzerfall, bei dem eine Kernanregung vorliegt?

Da gibt es noch mehr Fragen.

Ein Teil des Grundes, warum der Beta-Plus-Zerfall nicht spontan ist und externe Agenten für sein Auftreten benötigt.

Vergessen Sie das Konzept der externen Agenten im Beta-Zerfall, es sei denn, Sie sprechen ein sehr spezifisches Thema an. Es ist eine Aktion von Kern zu Kern, man kann einzelne Nukleonen nicht trennen.

1. Der Beta-Zerfall des Kerns wird nicht als Veränderung eines einzelnen Protons oder Neutrons beschrieben, sondern als vollständiger Übergang von einem komplexen Zustand in einen anderen -$\left<\psi_{A_{Z\pm1}}\psi_\nu\phi_e|H_{int}|\psi_{A_Z}\right>$.

   Über eine gewisse Interaktion$H_{int}$. Lesen Sie von rechts nach links.

   Jetzt erkennen, dass die$m(A_{Z\pm 1}) \lt m(A_Z)$und so steht etwas Energie zur Verfügung (im Namen der fehlenden Masse), um sich in kinetische Energie umzuwandeln, wie Sie sagen und erwarten.

2. Bis zu diesem Zeitpunkt gingen wir davon aus, dass der Beta-Übergang immer von einem Grundzustand zu einem Grundzustand erfolgt . Aber - Kerne haben normalerweise einige angeregte Zustände - man kann sie sich als Vibration, Rotation oder etwas Quantenmechanischeres vorstellen. Und wir kennen einige Möglichkeiten, wie man einen Kern in einen solchen Zustand bringt (oder erzeugt). Sehr normalerweise zerfallen diese Zustände einfach durch Gammazerfall (wie Sie sagten).

   Ein solcher angeregter Zustand hat eine höhere Masse.$m(A_Z^*) \gt m(A_Z^{gs})$. Wenn der angeregte Zustand Energie hat, z$E^*=900\rm\,keV$, es ist$900\rm\,keV$schwerer und es kann/wird bestrahlen$900\rm\,keV$Photon nach einer Weile.

3. Nun die Verbindung zwischen$\beta$Und$\gamma$: Einige Beta-Zerfälle führen nicht (nur) zum Grundzustand der Tochter, sondern auch (oder sogar ausschließlich) zu den angeregten Zuständen. WARUM?$\psi_{A_{Z\pm1}^{g.s.}}$kann sehr unterschiedlich sein$\psi_{A_Z}$und es könnte mehrere ähnliche angeregte Zustände geben, wie z$\psi_{A_{Z\pm1}^{*}}$. Vom Energiehaushalt: etwas weniger$(E_{budget}-E^*$) geht an das Elektron-(Anti)Neutrino-Paar und den Rest$E^*$wird im nächsten Moment durch eine Gamma-Entregung weggebracht.

Aber Alphateilchen haben keine Elektronen, also wie entsteht ein Kohlenstoff-12-Atom?

4. Kümmern Sie sich nicht um Elektronen. Ihre Bindungsenergie ist wie$13\rm\,keV$, während Sie mit spielen$8000\rm\,keV$pro Nukleon. Manchmal kann man ein Elektron übersehen, aber das ist kein Problem, Elektronen sind überall, bürsten Sie Ihr Haar mit Plastik und Sie erschaffen ein Elektron-Armageddon.

Als Bonus füge ich ein Isobaren-Ebenen-Diagramm hinzu,$\beta$Zerfälle können entlang der diagonalen Pfeile fortschreiten. Der$y$Achse ist eine Anregungsenergie, aber auch die Masse des Kernzustands.