β崩壊について

質問

高校生です。

β崩壊のしくみのところで、
ｎ→ｐ+e^-　ｎ：中性子ｐ：陽子ｅ：電子
という式がかかれているのですが、
中性子が陽子にかわるという事は、中性子はもともと陽子からできているということでしょうか？

よろしくお願いします。

回答No.3

bttf2003 · ベストアンサー

＃１さんと＃２さんの回答は、１９１０年代から１９３０年代の知識です。
中・高校生が読んでいる理科・物理学の教科書の内容は、５０年以上昔の知識を中心に書かれています。

＞中性子はもともと陽子からできているということでしょうか？
中性子は、陽子と電子に崩壊するというのが、正しい考え方です。

１９３０年にパウリ（人名）が、β崩壊は
ｎ→ｐ+e^-＋ν
ではないかと言い出しました。νはニュートリノ（中性微子）と名づけられました。これが、１９７０年頃までの知識でした。

その後、中性子ｎはクォークが３つ・ｕｄｄ、陽子はクォークが３つ・ｕｕｄ　から構成されていることが分りました。（ｕはアップクォーク、ｄはダウンクォークという名前です）

したがって、現在のβ崩壊は
ｄ→ｎ+e^-＋ν
の式で表されます。

以上の回答では、さっぱり分らないと思いますので「分らないこと」をひとつずつ、「補足」に書き込んでください。

お礼

反応式のｎがuでした。
ごめんなさい。

補足

・ダウンクォークがβ崩壊してるのですね。
ダウンクォークは中性子の中に二つ、陽子の中に一つ含まれているようなのですが、中性子に含まれている方だけがβ崩壊するのでしょうか？

・
＞ｄ→ｎ+e^-＋ν
をみると、世の中にはニュートリノがたくさんあるのかと思うのですが、何かの反応で取り込まれたりするのでしょうか？
たくさんあると、化学平衡みたいにうえの反応が右に進みにくいのでしょうか？

回答No.8

bttf2003

＃３です。「補足」について回答します。
＞ダウンクォークは中性子の中に二つ、陽子の中に一つ含まれているようなのですが、中性子に含まれている方だけがβ崩壊するのでしょうか？

注：すでに、高校生の教科書からは「逸脱」していることを忘れないでお読みください。

陽子はバリオン族（重粒子族とも言います）の中で一番質量の軽い粒子なので崩壊出来ません。
よって、陽子の中のダウンクォークはアップクォークに崩壊出来ません。
ここで「クォークは単体では存在できない」という不思議な性質を持っていることを覚えてください。
（クォークは、実はバリオン族があまりにも多くの種類があるために、考え出された理論なのです。一時期は、数１００種類もあったバリオン族が、６種類のクォークの組み合わせで出来ている事が分りました）

＞ｄ→ｕ+e^-＋ν
をみると、世の中にはニュートリノがたくさんあるのかと思うのですが、何かの反応で取り込まれたりするのでしょうか？

ニュートリノは、原子力発電所や太陽などから大量に発生していますが、殆んど物質と反応しません。
（１９５６年にアメリカの原子炉を使った実験では、１ｃｍ＾2あたり１秒間に約１．３＊１０＾13個の発生したニュートリノのうち、約３０個／時間を検出したと発表されたので、稀にしか反応しないといえるでしょう）

もっと、詳しく説明したいのですが、どんな説明の仕方が良いのか？分らなくなって、一度回答を終りにします。
他に分らないところは、また「補足」して下さい。

＞反応式のｎがuでした。
は私が間違えたので、あやまる必要はありませんよ
（ｎとｕを見間違えるなんて、自分でも信じられませんでした。改めてお詫びいたします）

お礼

ごかいとうありがとうございます。

＞陽子はバリオン族（重粒子族とも言います）の中で一番質量の軽い粒子なので崩壊出来ません。
よって、陽子の中のダウンクォークはアップクォークに崩壊出来ません。
ここで「クォークは単体では存在できない」

などなど、へぇ～って感じです(＾＾；
おもしろいですねぇ。
高校でも教えてくれればいいのに！って感じですね！

他にも知りたいこともあるんですが、受験勉強しなきゃいけないので、そっちのほうを今はがんまります。

勉強になりました。
ありがとうございました。
さんこうにさせていだだきます。

回答No.7

bttf2003

＃３，４です。
「正しい考え方」は、「現時点で正しい考え方」と言い換えたほうが誤解がなくていいでしょうね。
言葉足らずで申し訳ありません。

回答No.6

lupinletrois

No.3 さんの"正しい考え方"というのは、他はデタラメと取れて
心外な書き方ですね。No.3 の式でニュートリノは反粒子の方です。(参考URL)
私は「中性子はもともと陽子からできている」についてクォークまで持ち出さ
なくてもと思ったまでです。クォーク理論や量子色力学も完成されたものでは
なく より"正しい考え方"になるかもしれませんから。
それにクォークで β崩壊を高校物理の答案を書くと×になるでしょうね。

私は 元の質問に対して 場合によっては逆もありうると書きたかったんです。

＞中性子と陽子のバランスがいいけれども質量数が大きすぎる
α崩壊する、で正解です。
不思議なことにこのバランスって単純な比例ではないのです。
たとえば次の安定な(放射性でない)元素です。
** コバルト--原子番号27, 質量数59(100%)
** ニッケル--原子番号28, 質量数58(68%), 60(26%)
ニッケルの方がコバルトより平均的には中性子が少ないんです。
これは数によって安定度が違って、一般に偶数が安定です。

参考URL：

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%99%E3%83%BC%E3%82%BF%E5%B4%A9%E5%A3%8A

お礼

ご回答ありがとうございます。

ヘリウムとかも、表で見ると、意外なところにいますよね。

とても勉強になりました。
参考にさせていただきます。

回答No.5

bttf2003

＃３，４です。
＃３、４の回答は「厳密」にいうと間違っていますので、ご承知置き下さい。
高校生ということで、あんまり教科書と違うことを回答しても混乱させるだけかも知れないと考えて、中途半端な回答をしました。
私の意図をくみ取って下されば、幸いです。
分からないところがあれば、「補足」をください。

回答No.4

bttf2003

失礼、＃３です。
式が間違っていますので、訂正します。

正：ｄ→ｕ+e^-＋ν

誤：ｄ→ｎ+e^-＋ν

申し訳ありませんでした。

お礼

ご回答ありがとうございます。
お礼が大分おくれて申し訳なかったです。
下にきになったことを書いたので、よかったら教えて下さい。

補足

今日はちょっと時間がないので、明日お礼をかかせていただきますm(__)m

回答No.2

lupinletrois

β崩壊に対して
ｎ → ｐ + e^-
β(+)崩壊というのもあります。
ｐ → ｎ + e^+ 　 　e^+：陽電子[電子の反粒子]

中性子と陽子は変換しやすいと理解しているといいでしょう。
単独では中性子の方が質量が大きく(エネルギーが高く)β崩壊。
　(中性子の質量は電子の1839倍で陽子は1836倍です。)
もちろん、中性子の比率が多すぎる原子核もβ崩壊。
逆に陽子の比率が多すぎる無理やり原子核を作るとβ(+)崩壊
するのもあります。(陽子同士の反発が大きく高エネルギー)
中性子と陽子のバランスがいいけれども質量数が大きすぎる
原子核はどうなるかわかりますよね。

お礼

ご回答ありがとうございます。
陽電子なんてものがあるんですね～。

＞中性子と陽子のバランスがいいけれども質量数が大きすぎる
原子核はどうなるかわかりますよね。

・・・。あまりよくわかってないですが、α崩壊する、ってことでしょうか。
よかったら教えて下さい。

回答No.1

kyanaumi

その通りです。
中性子は陽子と電子からできています。
確か、陽子と電子の質量比は
陽子：電子＝1000：１
くらいだったはずです。
つまり中性子と陽子の質量はほぼ同じって事ですね。
原子もほとんど陽子の質量で表されているでしょ？

お礼

ご回答ありがとうございます。
確か1800：1くらいで、
原子の質量は陽子と中性子の質量の和だと思います。