Il decadimento beta è una forma di decadimento radioattivo in cui il nucleo di un atomo subisce un cambiamento che lo fa emettere una particella beta. Gli altri tipi di decadimento radioattivo sono il decadimento alfa e il decadimento gamma. Oltre ad essere un argomento di interesse scientifico generale, il decadimento beta ha una serie di applicazioni pratiche, specialmente nel campo della medicina, dove le particelle beta sono talvolta utilizzate per ridurre o uccidere i tumori. Il decadimento beta può essere utilizzato anche negli studi di imaging medico come tracciante.
Gli atomi subiscono un decadimento beta quando sono instabili perché hanno troppi neutroni o troppi protoni. Per stabilizzarsi, i neutroni o protoni in eccesso vengono convertiti, conservando massa e rendendo il nucleo più stabile. Nel processo, l’atomo si trasforma anche in un altro elemento, perché mentre il numero complessivo di particelle nel nucleo rimane lo stesso, cambia l’equilibrio di protoni e neutroni.
Nel decadimento beta meno, un neutrone in eccesso diventa un protone e il nucleo emette un elettrone e un antineutrino. L’elettrone è la particella beta, mentre
l’antineutrino è una particella con alcune proprietà insolite. L’esistenza di neutrini e antineutrini è stata ipotizzata già negli anni ‘1930, ma fu solo negli anni ‘1950 che i ricercatori furono in grado di dimostrare l’esistenza di tali particelle. Sono stati identificati tre sapori di neutrino, insieme ai corrispondenti antineutrini. (E sì, “sapore” è un termine tecnico nel vasto mondo della fisica delle particelle.)
Quando un nucleo subisce beta più decadimento, un protone viene convertito in neutrone, con il nucleo che emette un positrone e un neutrino. Le particelle beta possono essere elettroni o positroni, come illustrato, a seconda che un nucleo attraversi il decadimento beta meno o beta più. Prima che i ricercatori si rendessero conto che le particelle beta erano solo elettroni o positroni, si riferivano a queste particelle come “raggi beta”, motivo per cui alcuni testi antiquati contengono riferimenti ai raggi beta.
Una particella beta ha un potere di penetrazione maggiore di una particella alfa, ma meno di una particella gamma. Le particelle beta possono essere fermate con uno spesso foglio di metallo, una grande sacca d’aria o diversi fogli di carta. Ciò li rende relativamente sicuri da aggirare, purché vengano osservate le precauzioni di sicurezza quando le persone si trovano intorno a elementi che subiscono il decadimento beta.
Come le particelle alfa, tuttavia, le particelle beta possono provocare il caos se entrano nel corpo. A volte, questo tratto viene utilizzato a vantaggio, come quando gli elementi radioattivi vengono introdotti nel corpo per curare un cancro. Nei casi in cui le particelle beta non vengono introdotte di proposito, tuttavia, possono danneggiare le cellule del corpo o addirittura causare problemi di salute riproduttiva interferendo con l’uovo e gli spermatozoi.