トリチウムのβ崩壊では１個だった陰電子が３個に増えるのですが～２個の陰電子は中性子の中から飛び出して

トリチウムのβ崩壊では１個だった陰電子が３個に増えるのですが～２個の陰電子は中性子の中から飛び出して来るのですか？
陰電子を１個持つトリチウムはβ崩壊して、１個の陰電子を放出し２個の陰電子を持つヘリウム３に変換しますが、増えた２個の陰電子は陽子に変換した中性子の中から飛び出してきたのでしょうか？
１プラスと１マイナスで釣り合っていたトリチウムが、β崩壊で２プラスと２マイナスで釣り合うヘリウム３と１マイナスの陰電子になるならば～宇宙の電位はどんどんマイナスになっていくのでしょうか？

No.8 ベストアンサー 回答者： yhr2 回答日時： 2019/04/02 17:44

No.7です。

「お礼」に書かれたことについて。

＞電気的中性は保たれること理解できました。

ほ～、そりゃあよかったのお。よかった、よかった。

＞しかし、それでは崩壊後の質量が電子１個分減ることになりますね。
＞トリチウムのβ崩壊でも、けっこう大きな(電子質量×c×c)エネルギーが放出されるのでしょうか？
＞以下の単位は電子質量を単位にしています。
＞トリチウムの質量:陽子１個(１８３６)+中性子２個(３６７６)+電子１個(１)=５５１３
＞ヘリウム３の質量:陽子２個(３６７２)+中性子１個(１８３８)+電子２個(２)=５５１２

電子１個分のエネルギーは「約 0.51 MeV」です。
（1.02 MeV のガンマ線が、電子・陽電子の「電子対生成」を起こす、その半分のエネルギー）
もう少し精度を上げて計算すれば

陽子：938.272 MeV (1.67262 * 10^(-27) kg)
中性子：939.565 MeV (1.67493 * 10^(-27) kg)
電子：0.510999 MeV (9.10938 * 10^(-31) kg)

ここでは、最初にあった陽子や電子は関係ないので、
　中性子 → 陽子 + 電子 + 反電子ニュートリノ
の反応だけを考えれば、反電子ニュートリノは質量がゼロなので無視すると
　939.565 MeV → 938.272 MeV + 0.510999 MeV + E
となるのは
　E = 0.782 MeV
ということになります。

ただし、これがすべて「電子の運動エネルギー」になるわけではなく、「陽子２個を持つヘリウム３の原子核を１つにまとめるための結合エネルギー」にかなりの部分が使われるので、電子の運動エネルギーとなるのは、下記の「トリチウムの崩壊エネルギー」を見ると「0.018590 MeV」ということのようです。つまり、「0.018590 MeV」の運動エネルギーを持つ電子が飛び出してくるということです。
↓　三重水素（トリチウム）のWikipedia
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%89%E9%87%8D …

原発事故で問題となった「セシウム137」のベータ線のエネルギーは「0.512 MeV」ですから、これに比べればトリチウムのベータ線は「弱い」といえます。（約 1/30）

この回答へのお礼

教えていただいたお陰で、トリチウムの崩壊について理解をすることが出来ました。ありがとうございました。
エネルギーに変換された１個の電子質量のパワーのほとんどが、陽子と陽子を結びつけるエネルギーとして費やされ、わずかに余ったエネルギーで周回電子がはね飛ばされる状況がやっとまぶたの裏に描かれました。
いま、トリチウム排出抑制という活動を行っています。でも、反対運動ではありません。その技術を構築しプラントをつくって、人間が作り出すトリチウムの排出量(濃度ではありません)を抑制する活動です。
そう言う私に、周りのひとたちは「トリチウムは無害と言われているのに、なぜそんなことをする必要があるんだ」と批判的です。
でも、調べると調べるほど、トリチウムが水素に代わってDNAの内部に取り入れられることでおこるトランスミューテーションが、未来あるこれからの人たち、いや生物全体に及ぼす影響を懸念するようになりました。
神様から頂いたこの活動のために、今回教えていただいたことは、とても役にたちます。本当にありがとうございました。
猪男拝＼(^-^)／

お礼日時：2019/04/04 06:09

No.9 回答者： Tacosan 回答日時： 2019/04/03 00:11

そもそも

トリチウムの質量:陽子１個(１８３６)+中性子２個(３６７６)+電子１個(１)=５５１３
とか
ヘリウム３の質量:陽子２個(３６７２)+中性子１個(１８３８)+電子２個(２)=５５１２
なんて考えちゃダメなんだけどなぁ.... 単純に構成粒子の質量を加算することに意味はなく, 結合することによって放出されるエネルギーも加味する必要があるんだけどねぇ.

Wikipedia によると T の質量は 3.0160492 u, [3]He の質量は 3.0160293 u なのでその差は
0.0000199 u
くらい. これをエネルギーに換算するとだいたい 18.5 keV くらいなので #8 の値とおよそ一致する.

あ, 電子ニュートリノが質量を持つから反電子ニュートリノも質量を持つんじゃないかな＞#8.

この回答へのお礼

ご教授感謝します。
ただ、「なんて、考えちゃダメ」
「意味はない」という、枕詞は私の心を閉ざしてしまいそうになる残念な言葉でした。
ご教授の内容は素晴らしいこと理解できました。
ありがとうございました(^-^)/

お礼日時：2019/04/04 06:17

No.7 回答者： yhr2 回答日時： 2019/04/02 09:09

No.5です。

「お礼」に書かれた追加質問について。

＞質問を変えて、原子核で増える１個の陽子(電荷プラス１)の分増えるのは、周回電子１個「電荷マイナス１」だけなのでしょうか？(ケース１)
＞それともβ線として原子核外に飛び出す電子１個「電荷マイナス１」だけなのでしょうか？(ケース２)
＞それとも、周回電子１個とβ線電子１個「電荷はあわせてマイナス２」なのでしょうか？(ケース３)
＞それとも、それ例外(ケース４)なのでしょうか？

これでいえば「ケース１」です。このうち「周回電子１個」の運動エネルギーが大きければ、周回コースから外に飛び出して「ベータ線」になります。どちらも同じ１個の電子です。
（電子がベータ線として外に飛び出せば、原子核の陽子１個分「プラス電荷」が多くなるので、原子としてはプラスイオンになります）

No.3の最初に下記のように書いたとおり、「周回電子」なのか「外に飛び出すベータ線」なのかは区別しないということです。どちらでも同じ「電子１個」ですから。
No.3の「お礼」に書かれたリンク先の説明では、その電子を「周回電子」として書いています。

#3＞「原子核の崩壊（壊変）」の話ですので、核外の電子のことは全く別に考えてください。
#3＞原子核の周りを回れば原子としては中性ですが、核外に飛び出せば原子としては「プラスイオン」になります。

この回答へのお礼

ありがとうございました。電気的中性は保たれること理解できました。

しかし、それでは崩壊後の質量が電子１個分減ることになりますね。
トリチウムのβ崩壊でも、けっこう大きな(電子質量×c×c)エネルギーが放出されるのでしょうか？
以下の単位は電子質量を単位にしています。
トリチウムの質量:陽子１個(１８３６)+中性子２個(３６７６)+電子１個(１)=５５１３
ヘリウム３の質量:陽子２個(３６７２)+中性子１個(１８３８)+電子２個(２)=５５１２
トリチウム崩壊のエネルギーは小さく、人体にはほとんど無いとおっしゃる専門家の方が居るのですが～けっこう大きな影響を受けそうですね(^_^;)
ご指導ありがとうございました(^-^)/

お礼日時：2019/04/02 11:48

No.6 回答者： yhr2 回答日時： 2019/04/02 00:54

No.5です。

あれ、まだ理解していませんか？

＞飛び出す１個の電子(電荷はマイナス１)を考慮すれば、その分電位はマイナスに傾くのではないですか？

その分、原子核に「陽子１個」（電荷はプラス１）が生まれていますよね？
算数、大丈夫ですか？

この回答へのお礼

国語も不安なので確認させてください(^_^;)
β線として飛び出す電子～その分、原子核に「陽子１個」が生まれたというご説明なのでしょうか?

No4では、周回電子が１個増えた分～原子核の陽子が１個増えて、原子として電気的に中性とのご説明でありましたが～

質問を変えて、原子核で増える１個の陽子(電荷プラス１)の分増えるのは、周回電子１個「電荷マイナス１」だけなのでしょうか？(ケース１)
それともβ線として原子核外に飛び出す電子１個「電荷マイナス１」だけなのでしょうか？(ケース２)
それとも、周回電子１個とβ線電子１個「電荷はあわせてマイナス２」なのでしょうか？(ケース３)
それとも、それ例外(ケース４)なのでしょうか？
ご指導ください。よろしくお願いいたします(^-^)/

お礼日時：2019/04/02 06:26

No.5 回答者： yhr2 回答日時： 2019/04/02 00:35

No.4です。

念のために式も書いておきましょうか？

ベータ崩壊前：トリチウム（三重水素）
　原子核：陽子１個、中性子２個　→　電荷は「プラス１」
　周回電子：１個　→　電荷は「マイナス１」
これで、原子としては「電気的に中性」

ベータ崩壊後：ヘリウム３
　中性子１個が、「陽子１個 + 電子１個 （+ ニュートリノ）」になるので、
　原子核：陽子２個、中性子１個　→　電荷は「プラス２」
　周回電子：２個　→　電荷は「マイナス２」
これで、原子としては「電気的に中性」

この回答へのお礼

ありがとうございます。
飛び出す１個の電子(電荷はマイナス１)を考慮すれば、その分電位はマイナスに傾くのではないですか？

お礼日時：2019/04/02 00:45

No.4 回答者： yhr2 回答日時： 2019/04/02 00:28

＞一般的には、トリチウムのβ崩壊は次のHPのように記されているのですが～

＞崩壊前は原子核を回っている１個の電子だけですが、崩壊したらβ線として放出される電子１個と、原子核の回っている電子2個の合計３個の電子になるので、やはり増えるのは２個だと思っていました。

んん？

「崩壊前は原子核を回っている１個の電子だけ」
　　↓
「崩壊したらβ線として放出される電子１個と、もともと原子核を回っている電子１個と合わせて、原子核を回る電子が2個になる」

ということですよ？

No.3 回答者： yhr2 回答日時： 2019/04/01 22:42

「原子核の崩壊（壊変）」の話ですので、核外の電子のことは全く別に考えてください。

原子核の周りを回れば原子としては中性ですが、核外に飛び出せば原子としては「プラスイオン」になります。

トリチウム（三重水素）：中性原子であれば「陽子１個＋中性子２個の原子核」と「その周りを回る電子１個」で中性。

これがベータ崩壊すれば
ヘリウム３：中性原子であれば「陽子２個＋中性子１個の原子核」と「その周りを回る電子２個」で中性
ということになります。

＞陰電子を１個持つトリチウムはβ崩壊して、１個の陰電子を放出し２個の陰電子を持つヘリウム３に変換しますが、増えた２個の陰電子は陽子に変換した中性子の中から飛び出してきたのでしょうか？

足し算がおかしいですね。
「増えた２個の陰電子」ではなく、増えたのは「１個」です。

この回答へのお礼

ありがとうございました。
一般的には、トリチウムのβ崩壊は次のHPのように記されているのですが～
崩壊前は原子核を回っている１個の電子だけですが、崩壊したらβ線として放出される電子１個と、原子核の回っている電子2個の合計３個の電子になるので、やはり増えるのは２個だと思っていました。

https://s.webry.info/sp/cha-mame.at.webry.info/2 …

お礼日時：2019/04/02 00:16

No.2 回答者： Zincer 回答日時： 2019/04/01 13:21

電気的に中性のトリチウムがβ崩壊して陰電子を放出し、中性のヘリウム３に変換されるのではありませんね。

一般的な反応は
中性子→陽子＋電子（＋反電子ニュートリノ）
と表せるので、質問の反応では
トリチウム　→　ヘリウム３^+1　＋　電子（e^-）
となり、ヘリウムは電子が1つ不足しており、1価の陽イオンですので、崩壊後でも電気的中性は保たれています。

この回答へのお礼

β崩壊後のヘリウム３は+１のイオンだったのですね＼(^-^)／
それなら、電気的中性は保たれますね(*^^*)

お礼日時：2019/04/01 21:59

No.1 回答者： Tacosan 回答日時： 2019/03/31 23:50

「トリチウムのβ崩壊では１個だった陰電子が３個に増えるのですが～」っていわれてもな～.

具体的にはどんな崩壊モードを想定している?

この回答へのお礼

特に想定しているモードは無いのですが、電位というのはバランスしているものだというセンスしかないもので、トリチウムの崩壊によって世の中の電位がどんどんマイナスに片寄り宇宙のバランスが崩されるということに疑問を持ちました。
もしかすると、トリチウムの崩壊はひとつのパターンだけではなく複数あるのでしょうか？
あるのであれば、私が想定している状況は～DNAのなかに取り込まれたトリチウムが崩壊し、DNAの鎖が切れる状況です。
ご指導よろしくお願いいたします(^-^)/

お礼日時：2019/04/01 05:40