Энергетический бета-спектр радиоактивных бета-излучателей подобен непрерывным спектрам теплового излучения, термоэлектронной эмиссии и тормозного излучения. Полезным и универсальным способом описания таких спектров является модель черного тела.
Введение
На рис.1 показан типичный спектр радиоактивного бета-излучателя. Бета-распад - основной канал распада изотопа 210Bi, вклад альфа-распада не превышает 10^-4%. Период полураспада 5 суток.
Рис.1. Энергетический спектр электронов бета-распада 210Bi из статьи G.J.Neary.
Модель
Допустим, бета-излучатель, - это черное тело с ядерным ферми-газом. Квазичастицы газа обладают зарядом, необязательно целым, - и подчиняются статистике Ферми-Дирака. Наличие заряда позволяет выражать кинетическую энергию в электрических единицах. Ниже приводится фрагмент mathcad- файла с простейшей формулой черного тела для плотности мощности бета-излучения 210Bi в зависимости от кинетической энергии бета-частиц:
Рисунки 2-3 позволяют визуально сравнить бета спектр 210Bi по формуле черного тела с экспериментальным спектром из статьи G.J.Neary и пионерской работы C.D.Ellis и W.A.Wooster.
Рис.2. Энергетический спектр электронов бета-распада 210Bi по формуле черного тела (красная линия) и экспериментальный спектр из статьи G.J.Neary (синие кружки).
Рис.3. Энергетический спектр электронов бета-распада 210Bi по формуле черного тела (красная линия) и экспериментальный спектр из пионерской работы C.D. Ellis and W.A. Wooster (синие точки).
Рисунок 4 из статьи Г.А.Гамова демонстрирует форму спектров соседних бета-излучателей в ряду урана - 214Pb (RaB), 210Bi (RaE), 214Bi (RaC). В рамках модели черного тела различие спектров может быть связано с разной температурой ядерного ферми-газа.
Рис.4. Форма спектров соседних бета-излучателей 214Pb (RaB), 210Bi (RaE), 214Bi (RaC) в ряду урана.
Выводы
Похоже, имеется возможность поиска нейтрино бета распада в деталях формы экспериментального спектра, отличающих его от модели черного тела.
Любопытным предсказанием модели является очень высокая температура ядерного ферми-газа. Если это действительно так, то экспериментально обнаружить зависимость бета распада от температуры будет не очень простой задачей.
Ссылки
Neary, G.J. The beta-ray spectrum of radium E. 1940. Proc.Roy.Soc.(London),A175,71
![[]](/img/a/aksajskij_w_a/ava_beta_decay_blackbody_model_rus/ava_bi-210_figure1.jpg)
![[]](/img/a/aksajskij_w_a/ava_beta_decay_blackbody_model_rus/ava_bi-210_figure2.jpg)
![[]](/img/a/aksajskij_w_a/ava_beta_decay_blackbody_model_rus/ava_bi-210_figure3.jpg)
![[]](/img/a/aksajskij_w_a/ava_beta_decay_blackbody_model_rus/ava_bi-210_figure4.jpg)
![[]](/img/a/aksajskij_w_a/ava_beta_decay_blackbody_model_rus/ava_bi-210_figure5.jpg)