การสลายให้บีตาทำให้ควาร์กมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไร

กระบวนการสลายแบบบีตา: การเปลี่ยนแปลงของควาร์ก

การสลายตัวแบบบีตาเป็นกระบวนการนิวเคลียร์ที่นิวตรอนในนิวเคลียสอะตอมเปลี่ยนเป็นโปรตอนโดยการปล่อยอิเล็กตรอนและแอนตินิวตริโน กระบวนการนี้มีบทบาทสำคัญในวงจรชีวิตของดาวฤกษ์และการสังเคราะห์ธาตุหนักในจักรวาล

การเปลี่ยนแปลงของควาร์ก

ในการสลายตัวแบบบีตา นิวตรอนซึ่งประกอบด้วยควาร์กดาวน์สามตัวจะเปลี่ยนเป็นโปรตอนซึ่งประกอบด้วยควาร์กอัปสองตัวและควาร์กดาวน์หนึ่งตัว การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการโต้ตอบของควาร์กอ่อนพิเศษที่วิริยะวงกลม W- หรือ Z-boson

กระบวนการสลายตัวสามารถแสดงได้ดังนี้:

นิวตรอน → โปรตอน + อิเล็กตรอน + แอนตินิวตริโน

โดยที่:

• นิวตรอน = ddd
• โปรตอน = uud
• อิเล็กตรอน = e-
• แอนตินิวตริโน = ν̄

ในระหว่างการสลายตัว ควาร์กดาวน์หนึ่งตัวในนิวตรอนจะเปลี่ยนเป็นควาร์กอัป โดยปล่อยโบซอน W- หรือ Z- ซึ่งจะสลายตัวเป็นอิเล็กตรอนและแอนตินิวตริโน การเปลี่ยนแปลงนี้ส่งผลให้เกิดการเพิ่มขึ้นของประจุบวกสุทธิในนิวเคลียสเนื่องจากการแปลงควาร์กดาวน์เป็นควาร์กอัป

ผลกระทบ

การสลายตัวแบบบีตาเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติอย่างต่อเนื่องในหลายองค์ประกอบของตารางธาตุ กระบวนการนี้ส่งผลต่อ:

• วงจรชีวิตของดาวฤกษ์: การสลายตัวแบบบีตาเป็นแหล่งพลังงานหลักสำหรับดาวฤกษ์มวลต่ำและปานกลางที่เผาไหม้ไฮโดรเจนเป็นฮีเลียม
• การสังเคราะห์ธาตุหนัก: การสลายตัวแบบบีตาเป็นส่วนสำคัญในการสร้างธาตุที่หนักกว่าเหล็กในดวงดาวที่ระเบิดเป็นซูเปอร์โนวา
• การใช้งานทางการแพทย์: ไอโซโทปที่สลายตัวแบบบีตาถูกนำมาใช้ในการถ่ายภาพทางการแพทย์และการรักษาโรค

กระบวนการสลายตัวแบบบีตาจึงเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนแต่สำคัญอย่างยิ่งซึ่งมีบทบาทสำคัญในหลายแง่มุมของฟิสิกส์นิวเคลียร์และจักรวาลวิทยา