Desintegración beta inversa

La desintegración beta inversa procede como ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

ν_e +p→e ⁺+ n ,

donde un antineutrino electrónico ( ν_e ) interactúa con unprotón(p) para producir unpositrón(e ⁺⁾) y un neutrón ( n ). La reacción IBD solo puede iniciarse cuando el antineutrino posee al menos 1,806 MeV ^{[ 3 ] [ 4 ]} de energía cinética (llamada energía umbral ). Esta energía umbral se debe a una diferencia de masa entre los productos ( e ⁺y n ) y los reactivos ( ν_e yp) y también ligeramente debido a unefecto de masa relativistasobre el antineutrino. La mayor parte de la energía del antineutrino se distribuye al positrón debido a su pequeña masa en relación con el neutrón. El positrón rápidamente ^{[ 4 ]} sufre aniquilaciónmateria-antimateriadespués de su creación y produce un destello de luz con una energía calculada como ^{[ 5 ].}

$${\displaystyle {\begin{aligned}E_{\text{vis}}&=511{\text{ keV}}+511{\text{ keV}}+E_{\rm {\,{\overline {\nu }}_{e}}}-1806{\text{ keV}}\\[2pt]&=E_{\rm {\,{\overline {\nu }}_{e}}}-784{\text{ keV}}\end{aligned}}}$$

donde 511 keV es la energía en reposo del electrón y el positrón , E _vis es la energía visible de la reacción, y${\displaystyle E_{\rm {\,{\overline {\nu }}_{e}}}}$⁠ es la energía cinética del antineutrino . Después de la aniquilación inmediata del positrón , el neutrón sufre una captura de neutrones en un elemento del detector, produciendo un destello retardado de 2,22 MeV si es capturado por un protón. ^{[ 4 ]} El tiempo de la captura retardada es de 200 a 300 microsegundos después del inicio de IBD (≈256  μs en el detector Borexino ^{[ 4 ]} ). La coincidencia temporal y espacial entre la aniquilación inmediata del positrón y la captura retardada del neutrino proporciona una clara señal de IBD en los detectores de neutrinos , lo que permite discriminarla del ruido de fondo. ^{[ 4 ]} La sección eficaz de IBD depende de la energía del antineutrino y del elemento de captura, aunque generalmente es del orden de 10 ⁻⁴⁴ cm ² (~ attobarns ). ^{[ 6 ]}

Otro tipo de desintegración beta inversa es la reacción

ν_e +n→e ⁻+ p

El experimento de Homestake utilizó la reacción

${\displaystyle \mathrm {\nu _{e}+\ ^{37}Cl\longrightarrow \ ^{37}Ar+e^{-}} }$

para detectar neutrinos solares.

Durante la formación de estrellas de neutrones , o en isótopos radiactivos capaces de captura electrónica , los neutrones se crean por captura electrónica:

p + e ⁻→ n + ν_e .

Esto es similar a la reacción beta inversa, ya que un protón se transforma en un neutrón, pero es inducido por la captura de un electrón en lugar de un antineutrino.