Цель работы: Определение максимального пробега β – частиц в металлах и энергии источника β – излучения.
Принадлежности: источник β – излучения 90Sr, детектор
β – излучения, счетчик импульсов, источник питания, набор металлических поглотителей.
Теоретическое введение
Бета – распадом называется процесс самопроизвольного превращения нестабильного ядра в ядро – изобар (А=const) с зарядом, отличающимся на 
. Существуют три разновидности β – распада: электронный или β- – распад, позитронный или β+ – распад и электронный захват или К – захват (e - захват).
Электронный распад протекает по схеме
(1)
Образовавшееся дочернее ядро имеет зарядовое число на единицу больше, чем у материнского ядра, а массовые числа обоих ядер одинаковы. Наряду с электроном испускается также антинейтрино 
. Весь процесс протекает так, как если бы один из нейтронов материнского ядра превратился в протон по схеме
(2)
Позитронный распад протекает по схеме
(3)
В этом случае порядковый номер дочернего ядра на единицу меньше, чем материнского. Процесс сопровождается испусканием позитрона и нейтрино ν. Позитрон является античастицей электрона, а антинейтрино – античастицей нейтрино. Процесс β+ – распада протекает так, как если бы один из протонов исходного ядра превратился в нейтрон, испустив при этом позитрон и нейтрино
(4)
Для свободного протона такой процесс невозможен по энергетическим соображениям, так как масса протона меньше массы нейтрона. Однако протон в ядре может заимствовать требуемую энергию от других нуклонов.
Третий вид β – радиоактивности – электронный захват – заключается в захвате ядром электрона из К - электронной оболочки (реже L-оболочки) собственно атома.
(5)
В результате процесса один из протонов превращается в нейтрон, испуская при этом нейтрино
(6)
Данный вид β – распада имеет существенное значение для тяжелых ядер, у которых К - оболочка расположена близко к ядру. Электронный захват – обнаруживается по сопровождающему его рентгеновскому излучению. Место в электронной оболочке, освобожденное захваченным электроном, заполняется электронами из вышележащих слоев, в результате чего возникает характеристическое рентгеновское излучение.
Исследования энергетического распределения электронов β – распада показали, что в процессе β – распада испускаются электроны всех энергий от нуля до энергии Emax, приблизительно равной разности энергетических состояний материнского и дочернего атомов.
(7)
Для радиоактивного изотопа 90Sr, который используется в данной работе в качестве источника β- - радиации, энергия распада, рассчитанная по формуле (7) составляет 0,535 МэВ.
При этом энергия, выделяющаяся при β- - распаде распределяется между электроном и антинейтрино в самых разнообразных пропорциях.
Рис. 1.
Участие в β – распаде еще одной частицы диктуется и законом сохранения момента импульса. Чтобы суммарный спин возникающих частиц при β- - распаде не отличался от спина исходной частицы спину антинейтрино (и нейтрино) необходимо приписать значения ħ/2.
Бета - распад обычно сопровождается испусканием γ – лучей. Механизмы их возникновения состоят в том, что дочернее ядро возникает не только в нормальном, но и в возбужденном состояниях, переходя затем в состояние с меньшей энергией, ядро высвечивает γ – фотон (рис.2).
Рис. 2.
При прохождении электронов через вещество происходит их взаимодействие с электронами и атомными ядрами, приводящее к их рассеянию и торможению. Основными механизмами, определяющими потери энергии электронов при прохождении через вещество являются ионизационное и радиационное торможение.
При ионизационном торможении кинетическая энергия электрона тратится на возбуждение и ионизацию атомов среды, через которую он проходит. Другой неупругий электромагнитный процесс – тормозное (радиационное) излучение возникает при быстром торможении электрона в электрическом поле атомного ядра. Хорошо известным примером радиационного излучения электронов при относительно низких энергиях (E<<m0 c2) является непрерывный рентгеновский спектр, возникающий при торможении электронов на антикатоде рентгеновской трубки. При очень больших энергиях β – электронов, превосходящих критическую величину Екр (для свинца Екр 
10 МэВ), эти потери преобладают над ионизационными.
Длину пробега частиц в веществе до их полного торможения обозначают буквой R, и измеряют либо в единицах длины (см), либо в единицах плотности (г/см2) - удельный пробег. Связь между удельной длиной пробега и энергией электронов дается приближенной эмпирической формулой
(8)
