پرتو بتا و کشف نوترینوها
هنگامی که تابش حاصل از مواد پرتوزارابین دوصفحه باردار(با بارمخالف) قرار دهیم بطوری که صفحه ی بار دار مثبت در بالا وصفحه بار دار منفی درپایین قرار داشته باشدخواهیم دید که سه پرتو بوجود میآید که به شرح زیر است: ۱٫پرتوی آلفا: .این پرتو کمترین نفوذ پزیری را داردو توسط کاغذ جذب میشود. .بارالکتریکی آن مثبت است واز جنس دو نوترن ودو پروتون(هسته هلیم)می باشد. .در میدان الکتریکی با انحراف کم به سمت قطب منفی منفی منحرف میشود. ۲٫پرتوی بتا: .این پرتو از کاغذ عبور کرده وبه وسیله آلو مینیوم جذب میشود. .بارالکتریکی آن منفی میباشد وازجنس الکترون (پرتوی کاتدی) است. .درمیدان الکتریکی به سمت قطب مثبت با انحراف زیاد منحرف میشود. ۳٫پرتوی گاما: .ازکاغذ وآلومینیوم عبور کرده وتوسط سرب جذب میشود در واقع بیشترین نفوذ پذیری را دارد. .بار الکتریکی ندارد وخنثی است جنس آن ازفتون(نور)وهمانند پرتوی xاست. .در میدان الکتریکی نیز منحرف نمیشود. پرتوی گاما براثرتحریک هسته یا پرتو زایی هسته تولید میشود. هنگام تولید پرتوی بتایک نوترون به پروتون والکترون تبدیل میشود.
نوترینو ها
کشف نوترینو
هنگامی که جیمز چادویک تحقیقات خود را برروی اشعه بتا آغاز کرد، مصمم شد تا انرژی ذرات بتا را اندازه بگیرد. او از خود پرسید: آیا همگی آنها با یک میزان انرژی بیرون میآیند، یا انرژی آنها توزیع شده است؟ خود رادرفورد بزرگ و دیگر پژوهشگران کوشیده بودند تا به این پرسش پاسخ دهند ولی نتایج گمراه کننده بود. چادویک به منظور اندازه گیری انرژی و مقدار حرکت الکترونهایی که از رادیوم خارج میشدند، آزمایشی طراحی کرد ک در آن آهنربایی ذرات را از مسیر منحرف میکرد و با اندازه گیری میزان انحراف توانست مقدار حرکت را بدست آورد.وی از یک شمارشگر تخلیه الکتریکی شبیه شمارشگر گایگر استفاده کرد. اهمیت کشف چادویک این بود که نتایج آزمایشهای او نشان میدادند قانون بقای انرژی دیگر رعایت نمیشود. برهمکنش مربوطه چنین بود:
A → B + electron
Aاتم رادیواکتیو پیش از واپاشی و B همان اتم بعد از واپاشی است.انرژی این الکترون میتواند از تقریبا صفر تا یک حداکثر معین باشد. انرژی کلی A ، منجمله انرژی جرم ساکن آن، باید با کل انرژی B برابر باشد. چنانکه دیده شد نسبت انرژی B به انرژی الکترون برخی اوقات بسیار بالا و گاهی پایین است و تقریباهیچ بستگی ندارد. پس در معادله موازنه ایجاد نمیشود. آیا ذره غیر قابل دیدی منتشر میشود؟ این آزمایش ها به دلیل جنگ جهانی اول متوقف شد، پس از جنگ فردی به نام چارلز الیس به گروه رادرفورد پیوست. او و ویلیام وستر روشی برای بدست آوردن انرژی ای که در گذار از Α به Β حاصل میشد، اندیشیدند. شگردشان این بود که بگذارند انرژی منتشر شده استوانه بزرگی از سرب را که کاملا عایق شده بود گرم کند. درجه حرارت سرب را با دستگاه حساس ترموکوپل که قادر است تغییرات کوچک دما را نشان دهد، اندازه بگیرند. نتیجه قطیت داشت. هیچ عامل گرم کننده دیگری بیرون نمیآمد. این انرژی گمشده اثری از خود باقی نمی گذاشت و توضیحی وجود نداشت. مساله انرژی گم شده در تابش اشعه بتا چنان شدت گرفت که در سال ۱۹۲۹ نیلز بور پیشنهاد کرد که شاید قانون اصل پایستگی در حوزه هسته بکار نیاید. توضیح انرژی گمشده باید در انتظار ولفگانگ پائولی باقی میماند. او نمیتوانست عقیده بور مبنی بر فرو ریختن اصل پایستگی را بپذیرد و برای «گذر از این تنگنا» در سال ۱۹۳۰ وجود ذره جدیدی را پیشگویی کرد که از این برهمکنش بیرون میآید و از خود در کالریمتر الیس نه مسیری و نه حرارتی باقی میگذارد. این ذره بایستی بدون بار و برخوردار از قدرت نفوذ بالا باشد. بدینسان پائولی ذرهای را که انریکو فرمی بعدها «نوترینو» نام گذاشت پیشگویی کرد. به این ترتیب واکنش واپاشی بتا چنانکه در سال ۱۹۳۳ فرمی ان را به چاپ رسانید چنین است:
Α → Β + electron + Neutrino
۲۵ سال باید می گذشت تا نوترینو مستقیما ردیابی شود، اما خیلی پیش از آن ایده وجود نوترینو به طورکلی به سبب استفاده از قانون بقای انرژی، غیر مستقیم پذیرفته شده بود.
