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    中子的衰变性质

    2016/11/18 15:01:43

    稳定性和β衰变

    经由一个W玻色子,中子衰变为一个质子,同时释放出一个电子和一个反电子中微子。

    中子由三个夸克构成。根据标准模型,为了保持重子数守恒,中子唯一可能的衰变途径是其中一个夸克通过弱相互作用改变其味。组成中子的三个夸克中,两个是下夸克(电荷−1⁄3e),另外一个是上夸克(电荷+2⁄3e)。一个下夸克可以衰变成一个较轻的上夸克,并释放出一个W玻色子。这样中子可以衰变成质子,同时释放出一个电子和一个反电子中微子。

    自由中子的衰变

    自由中子不稳定。据此估计其半衰期为611.0±1.0 秒(大概10分钟11秒)。中子的衰变可用以下方程描述:

    根据中微子、质子和电子的质量,此反应的衰变能为0.782343 兆电子伏特。如果此反应中中微子的动能忽略不计的话,已测得电子的最大能量为0.782±.013兆电子伏特。这一实验结果误差太大,无法用于估计中微子的静止质量。

    有千分之一的自由中子会在生成质子、电子和中微子的同时,释放出γ射线:

    这种γ射线是轫致辐射的结果。当反应中释放出的电子在质子产生的电磁场中运动时,高速运动的电子骤然减速发出的辐射。有时原子核中束缚态的中子衰变时,也会产生γ射线。

    有极少量的自由中子(大概百万分之四)会发生所谓的双体衰变。在此反应中,电子在产生后未能获得足够的能量脱离质子(估计为13.6电子伏特),于是和质子生成一个中性的氢原子。反应的所有能量皆转化为反电子中微子的动能。

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