衰變

放射性元素放射出粒子後變成另一種元素的現象。不穩定的原子核在放射出粒子及能量後可變得較為穩定，這個過程稱為衰變(Radioactive decay)。這些粒子或能量統稱輻射(radiation)。由不穩定原子核發射出來的輻射可以是α粒子、β粒子、γ射線或中子。

概述

一個粒子自動消失而轉化成兩個或兩個以上其他種粒子的過程。衰變是由場之間的相互作用所引起的，通過這些相互作用，粒子之間可以相互轉化。同一種粒子可以通過幾種不同的相互作用而衰變，而且即使是通過同一種相互作用衰變最後轉化成的粒子也可以不同，粒子衰變時，按其轉化成的粒子類型的不同而稱其具有不同的衰變方式。各衰變方式按引起該種衰變的相互作用是強相互作用、電磁相互作用或弱相互作用而分為強衰變、電磁衰變或弱衰變。

弱衰變-內部結構模型圖

現已發現的300多種基本粒子中只有 11種是可能不會衰變的。在粒子物理學中把凡是不具有強衰變方式的粒子稱為穩定粒子，而把有強衰變方式的粒子稱為不穩定粒子，即共振態。現已發現的穩定粒子有54種。
在衰變中占主要比率的一種或幾種衰變方式稱為主要衰變方式。一般說來，不穩定粒子的主要衰變方式是強衰變方式。

類型

衰變有3種：α衰變 、 β衰變和γ輻射。

α衰變

原子核-內部結構模型圖

α衰變是一种放射性衰變。在此過程中，一個原子核釋放一個α粒子（由兩個中子和兩個質子形成的氦原子核），並且轉變成一個質量數減少4，核電荷數減少2的新原子核。

一個α粒子與一個氦原子核相同，兩者質量數和核電荷數相同。α衰變從本質上說，是量子力學隧道效應的一個過程。與β衰變不同，它由強相互作用支配。

衰變產生的α粒子的動能通常為5MeV左右，速度是30,000km/s，光速的十分之一。因為它質量相對較大，帶兩個單位的正電荷，速度相對較慢（針對其他衰變粒子），所以它們容易與其他原子相互作用而失去能量。因此，它們可以被一層幾厘米厚的空氣幾乎完全吸收。

β衰變

量子力學角度的β衰變

β+ 衰變和β- 衰變-內部結構模型圖

β衰變是一种放射性衰變。在此過程中，一個原子核釋放一個β粒子（電子或者正電子），分為β+ 衰變（釋放正電子）和β- 衰變（釋放電子）。

β- 衰變中，弱相互作用把一個中子轉變成一個質子，一個電子和一個反電子中微子。其實質是一個下夸克通過釋放一個W- 玻色子轉變成一個上夸克。W- 玻色子隨後衰變成一個電子和一個反電子中微子。

β+ 衰變中，一個質子吸收能量轉變成一個中子，一個正電子和一個電子中微子。其實質是一個上夸克通過釋放一個W+ 玻色子轉變成一個下夸克。W+ 玻色子隨後衰變成一個正電子和一個電子中微子。

與β- 衰變不同，β+ 衰變不能單獨發生，因為它必須吸收能量。在所有β+ 衰變能夠發生的情況下，通常還伴隨有電子捕獲反應。

β衰變-內部結構模型表上表註解:
強子(夸克)與輕子的大統一：
一.v中微子與u上夸克互為轉換,e-電子與d下夸克互為轉換。
v-反中微子與u-反上夸克互為轉換,e+正電子與d-反下夸克互為轉換。
e-電子(上表1號)加v-反微中子(上表2號),合成W-弱玻色子-易衰變逃逸
《W-弱玻色子-衰變逃逸,即中子衰變質子;W-弱玻色子-疊加壓回,即質子衰變中子》
(見上表n中子第一族1號及2號夸克)

γ輻射

γ射線通常伴隨其他形式的輻射產生，例如α射線，β射線。當一個原子核發生α衰變或者β衰變時，生成的新原子核有時會處於激發態，這時，新原子核會向低能級發生躍遷，同時釋放γ粒子。這就是γ輻射。

γ射線(γ光子)-內部結構模型圖

γ射線，x- 射線,可見光和紫外線,都是不同形式的電磁輻射。唯一的區別是光的頻率，也就是光子的能量。γ光子的能量最高。