बीटा कण

एक बीटा कण, जिसे बीटा किरण या बीटा विकिरण (प्रतीक β) भी कहा जाता है, बीटा क्षय  की प्रक्रिया के दौरान एक  परमाणु नाभिक  के  रेडियोधर्मी क्षय  द्वारा उत्सर्जित एक उच्च-ऊर्जा, उच्च गति वाला इलेक्ट्रॉन या पॉज़िट्रॉन है। बीटा क्षय के दो रूप हैं, β− क्षय और β+ क्षय, जो क्रमशः इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन उत्पन्न करते हैं। 0.5 MeV की ऊर्जा वाले बीटा कणों की हवा में लगभग एक मीटर की सीमा होती है; दूरी कण ऊर्जा पर निर्भर है।

बीटा कण एक प्रकार के आयनीकरण विकिरण  हैं और  विकिरण सुरक्षा  उद्देश्यों के लिए गामा किरणों की तुलना में अधिक आयनकारी माना जाता है, लेकिन अल्फा कणों की तुलना में कम आयनीकरण होता है। आयनकारी प्रभाव जितना अधिक होगा, जीवित ऊतक को उतना ही अधिक नुकसान होगा, लेकिन विकिरण की भेदन शक्ति भी कम होगी।

बी− क्षय (इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन)
न्यूट्रॉन की अधिकता वाला एक अस्थिर परमाणु नाभिक β से गुजर सकता है− क्षय, जहां एक न्यूट्रॉन एक  प्रोटॉन, एक इलेक्ट्रॉन और एक इलेक्ट्रॉन एंटी न्युट्रीनो  (न्यूट्रिनो का  कण ) में परिवर्तित हो जाता है:



यह प्रक्रिया कमजोर अंतःक्रिया  द्वारा मध्यस्थ होती है।  आभासी कण  कमजोर अंतःक्रिया के उत्सर्जन के माध्यम से न्यूट्रॉन एक प्रोटॉन में बदल जाता है | डब्ल्यू- बोसोन।  क्वार्क  स्तर पर, डब्ल्यू− उत्सर्जन एक डाउन क्वार्क को एक अप क्वार्क में बदल देता है, एक न्यूट्रॉन (एक अप क्वार्क और दो डाउन क्वार्क) को एक प्रोटॉन (दो अप क्वार्क और एक डाउन क्वार्क) में बदल देता है। आभासी डब्ल्यू− बोसोन फिर एक इलेक्ट्रॉन और एक एंटीन्यूट्रिनो में क्षय हो जाता है।

β- क्षय आमतौर पर परमाणु रिएक्टरों में उत्पादित न्यूट्रॉन युक्त परमाणु विखंडन उत्पाद  के बीच होता है। इस प्रक्रिया से मुक्त न्यूट्रॉन भी क्षय हो जाते हैं। ये दोनों प्रक्रियाएं विखंडन-रिएक्टर ईंधन की छड़ों द्वारा उत्पादित बीटा किरणों और इलेक्ट्रॉन एंटीन्यूट्रिनोस की प्रचुर मात्रा में योगदान करती हैं।

बी+ क्षय (पॉज़िट्रॉन उत्सर्जन)
प्रोटॉन की अधिकता वाले अस्थिर परमाणु नाभिक β से गुजर सकते हैं+ क्षय, जिसे पॉज़िट्रॉन क्षय भी कहा जाता है, जहाँ एक प्रोटॉन एक न्यूट्रॉन, एक पॉज़िट्रॉन और एक इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो  में परिवर्तित हो जाता है:



बीटा-प्लस क्षय केवल नाभिक के अंदर हो सकता है जब संतति नाभिक की बाध्यकारी ऊर्जा का निरपेक्ष मान मूल नाभिक की तुलना में अधिक होता है, अर्थात संतति नाभिक एक निम्न-ऊर्जा अवस्था है।

बीटा क्षय योजनाएं
संलग्न क्षय योजना आरेख सीज़ियम-137  के बीटा क्षय को दर्शाता है। 137Cs को 661 KeV पर विशिष्ट गामा शिखर के लिए जाना जाता है, लेकिन यह वास्तव में बेटी रेडियोन्यूक्लाइड द्वारा उत्सर्जित होता है 137मीबा. आरेख उत्सर्जित विकिरण के प्रकार और ऊर्जा, इसकी सापेक्ष बहुतायत और क्षय के बाद बेटी न्यूक्लाइड को दर्शाता है।

फास्फोरस - 32 -32 एक बीटा उत्सर्जक है जिसका व्यापक रूप से दवा में उपयोग किया जाता है और इसका आधा जीवन 14.29 दिनों का होता है और इस परमाणु समीकरण में दिखाए गए अनुसार बीटा क्षय द्वारा सल्फर -32 में क्षय होता है:
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1.709  MeV ऊर्जा क्षय के दौरान मुक्त होती है। इलेक्ट्रॉन की गतिज ऊर्जा लगभग 0.5 MeV के औसत के साथ बदलती है और शेष ऊर्जा लगभग अनभिज्ञेय इलेक्ट्रॉन एंटीन्यूट्रिनो द्वारा वहन की जाती है। अन्य बीटा विकिरण उत्सर्जक न्यूक्लाइड्स की तुलना में, इलेक्ट्रॉन मध्यम ऊर्जावान है। यह लगभग 1 मीटर हवा या 5 मिमी  ऐक्रेलिक ग्लास  द्वारा अवरुद्ध है।
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अन्य मामले के साथ सहभागिता
रेडियोधर्मी सामग्री, अल्फा कण, बीटा और गामा किरण द्वारा दिए गए तीन सामान्य प्रकार के विकिरणों में, बीटा में मध्यम मर्मज्ञ शक्ति और मध्यम आयनीकरण शक्ति होती है। यद्यपि विभिन्न रेडियोधर्मी पदार्थों द्वारा छोड़े गए बीटा कण ऊर्जा में भिन्न होते हैं, अधिकांश बीटा कणों को कुछ मिलीमीटर अल्युमीनियम  द्वारा रोका जा सकता है। हालांकि, इसका मतलब यह नहीं है कि बीटा-उत्सर्जक समस्थानिकों को इस तरह की पतली ढालों द्वारा पूरी तरह से परिरक्षित किया जा सकता है: चूंकि वे पदार्थ में कम हो जाते हैं, बीटा इलेक्ट्रॉन माध्यमिक गामा किरणों का उत्सर्जन करते हैं, जो बीटा प्रति से अधिक मर्मज्ञ होते हैं। कम परमाणु भार वाली सामग्रियों से बना परिरक्षण कम ऊर्जा के साथ गामा उत्पन्न करता है, जिससे उच्च-जेड सामग्री जैसे सीसा से बने ढालों की तुलना में प्रति इकाई द्रव्यमान कुछ अधिक प्रभावी होता है।

आवेशित कणों से बना होने के कारण, गामा विकिरण की तुलना में बीटा विकिरण अधिक प्रबल रूप से आयनकारी होता है। पदार्थ से गुजरते समय, एक बीटा कण विद्युतचुंबकीय अंतःक्रियाओं द्वारा धीमा हो जाता है और ब्रेकिंग विकिरण   एक्स-रे  दे सकता है।

पानी में, कई परमाणु विखंडन उत्पादों से बीटा विकिरण आम तौर पर उस सामग्री में प्रकाश की गति से अधिक होता है (जो निर्वात में प्रकाश का 75% है), और इस प्रकार पानी के माध्यम से गुजरने पर नीला चेरेंकोव विकिरण उत्पन्न करता है। स्विमिंग पूल रिएक्टर ों की ईंधन छड़ों से तीव्र बीटा विकिरण को पारदर्शी पानी के माध्यम से देखा जा सकता है जो रिएक्टर को कवर और ढाल देता है (दाईं ओर चित्रण देखें)।

जांच और माप
पदार्थ पर बीटा कणों के आयनीकरण या उत्तेजना प्रभाव मूलभूत प्रक्रियाएं हैं जिनके द्वारा रेडियोमेट्रिक पहचान यंत्र बीटा विकिरण का पता लगाते हैं और मापते हैं। गैस के आयनीकरण का उपयोग आयनीकरण कक्ष  और गीजर काउंटर | गीजर-मुलर काउंटरों में किया जाता है, और  सिंटिलेटर  के उत्तेजना का उपयोग  जगमगाहट काउंटर ों में किया जाता है। निम्न तालिका एसआई और गैर-एसआई इकाइयों में विकिरण मात्रा दर्शाती है:


 * ग्रे (इकाई) (Gy),  अवशोषित खुराक  की SI इकाई है, जो कि विकिरणित सामग्री में जमा विकिरण ऊर्जा की मात्रा है। बीटा विकिरण के लिए यह संख्यात्मक रूप से  सीवर्ट  द्वारा मापी गई समतुल्य खुराक के बराबर है, जो मानव ऊतक पर विकिरण के निम्न स्तर के स्टोकेस्टिक जैविक प्रभाव को इंगित करता है। अवशोषित खुराक से  समकक्ष खुराक  तक विकिरण भार रूपांतरण कारक बीटा के लिए 1 है, जबकि अल्फा कणों में 20 का कारक होता है, जो ऊतक पर उनके अधिक आयनकारी प्रभाव को दर्शाता है।
 * रेड (यूनिट) अवशोषित खुराक के लिए पदावनत सीजीएस  इकाई है और रॉन्टगन समकक्ष मैन समतुल्य खुराक की पदावनत सीजीएस इकाई है, जिसका उपयोग मुख्य रूप से यूएसए में किया जाता है।

अनुप्रयोग
बीटा कणों का उपयोग स्वास्थ्य स्थितियों जैसे नेत्र रसौली  और हड्डी  हड्डी का ट्यूमर  के इलाज के लिए किया जा सकता है और इसका उपयोग ट्रेसर के रूप में भी किया जाता है। स्ट्रोंटियम-90 बीटा कणों के उत्पादन के लिए सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली सामग्री है।

रोलर्स की एक प्रणाली के माध्यम से आने वाले कागज़  जैसे किसी वस्तु की मोटाई का परीक्षण करने के लिए गुणवत्ता नियंत्रण में बीटा कणों का भी उपयोग किया जाता है। उत्पाद से गुजरते समय कुछ बीटा विकिरण अवशोषित हो जाते हैं। यदि उत्पाद बहुत मोटा या पतला बनाया जाता है, तो विकिरण की एक अलग मात्रा अवशोषित हो जाएगी। निर्मित कागज की गुणवत्ता की निगरानी करने वाला एक कंप्यूटर प्रोग्राम फिर अंतिम उत्पाद की मोटाई बदलने के लिए रोलर्स को स्थानांतरित करेगा।

एक रोशनी उपकरण जिसे बीटा प्रकाश  कहा जाता है, में  ट्रिटियम  और एक  भास्वर  होता है। ट्रिटियम रेडियोधर्मी क्षय के रूप में, यह बीटा कणों का उत्सर्जन करता है; ये फॉस्फोर पर प्रहार करते हैं, जिससे फॉस्फोर  फोटोन  को छोड़ता है, बहुत हद तक एक टेलीविजन में  कैथोड रे ट्यूब  की तरह। रोशनी के लिए किसी बाहरी शक्ति की आवश्यकता नहीं होती है, और जब तक ट्रिटियम मौजूद रहता है तब तक जारी रहेगा (और फॉस्फोर स्वयं रासायनिक रूप से परिवर्तित नहीं होते हैं);  दीप्तिमान प्रवाह  12.32 वर्षों में अपने मूल मूल्य को आधा कर देगा, ट्रिटियम का आधा जीवन।

रेडियोधर्मी अनुरेखक  आइसोटोप  का बीटा-प्लस (या पॉज़िट्रॉन) क्षय  पोजीट्रान एमिशन टोमोग्राफी  (पीईटी स्कैन) में उपयोग किए जाने वाले पॉज़िट्रॉन का स्रोत है।

इतिहास
हेनरी बेकरेल, प्रतिदीप्ति के साथ प्रयोग करते समय, गलती से पता चला कि यूरेनियम  ने एक  फोटो ग्राफिक प्लेट को उजागर किया, जो काले कागज से लिपटा हुआ था, कुछ अज्ञात  विकिरण  के साथ जिसे एक्स-रे की तरह बंद नहीं किया जा सकता था।

अर्नेस्ट रदरफोर्ड ने इन प्रयोगों को जारी रखा और दो अलग-अलग प्रकार के विकिरणों की खोज की:


 * अल्फा कण जो बेक्यूरल प्लेट्स पर दिखाई नहीं देते थे क्योंकि वे ब्लैक रैपिंग पेपर द्वारा आसानी से अवशोषित हो जाते थे
 * बीटा कण जो अल्फा कणों से 100 गुना ज्यादा भेदने वाले होते हैं।

उन्होंने 1899 में अपने परिणाम प्रकाशित किए। 1900 में, बेकरेल ने द्रव्यमान-से-आवेश अनुपात को मापा ($m/e$) जे. जे. थॉमसन की विधि द्वारा बीटा कणों के लिए कैथोड किरणों का अध्ययन करने और इलेक्ट्रॉन की पहचान करने के लिए प्रयोग किया जाता है। उसने पाया $e/m$ एक बीटा कण के लिए थॉमसन के इलेक्ट्रॉन के समान है, और इसलिए सुझाव दिया कि बीटा कण वास्तव में एक इलेक्ट्रॉन है।

स्वास्थ्य
बीटा कण मध्यम रूप से जीवित ऊतक में प्रवेश कर रहे हैं, और डीएनए  में सहज उत् परिवर्तन  पैदा कर सकते हैं।

कैंसर कोशिकाओं को मारने के लिए विकिरण चिकित्सा  में बीटा स्रोतों का उपयोग किया जा सकता है।

यह भी देखें

 * सामान्य बीटा उत्सर्जक
 * इलेक्ट्रॉन विकिरण
 * कण भौतिकी
 * न्यूट्रॉन विकिरण |एन (न्यूट्रॉन) किरणें
 * डेल्टा किरण|δ (डेल्टा) किरणें

आगे की पढाई

 * Radioactivity and alpha, beta, gamma and X&shy;rays
 * Rays and Particles University of Virginia Lecture
 * History of Radiation at Idaho State University
 * Basic Nuclear Science Information at the Lawrence Berkeley National Laboratory