β−崩壊

🧠 β−崩壊では中性子が陽子へ変わり、電子と反電子ニュートリノ electron antineutrino 反電子ニュートリノ（electron antineutrino） electron antineutrino（反電子ニュートリノ） を放出するため、質量数mass number 質量数（mass number）mass number（質量数） は保たれたまま原子番号 atomic number 原子番号（atomic number） atomic number（原子番号） が1増える。¹²

弱い相互作用による核変換

基本過程は

であり、核種全体では${}^{A}${Z}X\to{}^{A}{Z+1}Y+e^-+\bar\nu_eとなる。中性子過剰核neutron-rich nucleus 中性子過剰核（neutron-rich nucleus）neutron-rich nucleus（中性子過剰核） を安定帯band of stability安定帯（band of stability）band of stability（安定帯）へ近づける変化である。放出電子は核内にあらかじめ存在した軌道電子 orbital electron 軌道電子（orbital electron） orbital electron（軌道電子） ではない。

連続スペクトルの理由

崩壊エネルギーを電子、反ニュートリノ、娘核反跳 nuclear recoil 核反跳（nuclear recoil） nuclear recoil（核反跳） が分けるため、β電子の運動エネルギー kinetic energy 運動エネルギー（kinetic energy） kinetic energy（運動エネルギー） は0から終端エネルギー end-point energy 終端エネルギー（end-point energy） end-point energy（終端エネルギー） まで連続分布をとる。βスペクトルbeta spectrumβスペクトル（beta spectrum）beta spectrum（βスペクトル）の終端が$Q$値に対応する。

物質中でのエネルギー損失

β電子は電離・励起と制動放射 bremsstrahlung 制動放射（bremsstrahlung） bremsstrahlung（制動放射） で減速 deceleration 減速（deceleration） deceleration（減速） し、多重散乱multiple scattering 多重散乱（multiple scattering）multiple scattering（多重散乱） で曲がる。このため飛程 range (of radiation in matter) 飛程（range (of radiation in matter)） range (of radiation in matter)（飛程） は単一値ではなく分布をもち、遮蔽shielding 遮蔽（shielding）shielding（遮蔽） では低原子番号材料low atomic number material 低原子番号材料（low atomic number material）low atomic number material（低原子番号材料） と制動放射 bremsstrahlung制動放射（bremsstrahlung） bremsstrahlung（制動放射）を考慮する。

まとめ

• β−崩壊は$n\to p$により$A$を保ち$Z$を1増やす。
• 電子と反ニュートリノがエネルギーを分けるため連続スペクトル continuous spectrum 連続スペクトル（continuous spectrum） continuous spectrum（連続スペクトル） となる。
• 放出電子は物質中で電離・散乱・制動放射bremsstrahlung 制動放射（bremsstrahlung）bremsstrahlung（制動放射） を起こす。