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Decaimiento radiactivo

Decaimiento radiactivo

Decaimiento radiactivo

El decaimiento radiactivo de un núcleo atómico es un proceso espontáneo de desintegración de dicho núcleo. El resultado es la emisión de radiación ya sea electromagnética o corpuscular y la aparición de un nuevo núcleo, así como la liberación de la correspondiente energía de decaimiento. La periodicidad de este tipo de procesos es característica para cada isótopo de cada elemento y no puede ser alterada artificialmente.

Los eventos de decaimiento radiactivo se presentan en núcleos inestables, es decir, donde la proporción entre el número de protones y el número de neutrones no es energéticamente la óptima. De esta forma cuando la fuerza de interacción nuclear fuerte no puede mantener al núcleo unido bajo estas condiciones, se presenta dicho decaimiento. En zonas contaminadas por radicacion, se utiliza un Detector de radiación, que es capáz de detectar y medir la emisión de estas partículas.

Existen tres tipos de decaimiento radiactivo: el decaimiento alfa, beta y gamma.

Decaimiento Alfa

La desintegración alfa o decaimiento alfa es una variante de desintegración radiactiva por la cual un núcleo atómico emite una partícula alfa y se convierte en un núcleo con cuatro unidades menos de número másico y dos unidades menos de número atómico.

El núcleo atómico es la parte central del átomo. Está formado por protones y neutrones, unidos entre sí por la interacción fuerte, la cual permite que el núcleo se mantenga estable pese a la repulsión electrostática entre los protones. La cantidad de protones en el núcleo determina el elemento químico al que pertenece.

Se puede imaginar este fenómeno como una partícula α atrapada en un pozo de potencial cuántico generado por el resto de nucleones del átomo, donde el potencial coulombiano más allá del radio del átomo es dominante.

Clásicamente, si la energía, E, de la partícula alfa fuese superior a la energía potencial, V(r), de la barrera de potencial, siendo r el radio nuclear, aquella escaparía. Pero, normalmente, la partícula no puede escapar del átomo, ya que debe superar la barrera coulombiana, y se limitaría a rebotar dentro del núcleo.

La explicación del fenómeno fue la confirmación del efecto túnel, predicho en la mecánica cuántica y planteado por George Gamow.

Decaimiento Beta

La desintegración beta, emisión beta o decaimiento beta es un proceso mediante el cual un nucleido o núcleido inestable emite una partícula beta (un electrón o positrón) para compensar la relación de neutrones y protones del núcleo atómico. Esta desintegración viola la paridad.

Cuando esta relación es inestable, algunos neutrones se convierten en protones, o viceversa. Como resultado de este decaimiento, cada neutrón emite una partícula beta y un antineutrino electrónico o un neutrino electrónico.

La partícula beta puede ser un electrón, en una emisión beta menos (β–), o un positrón, en una emisión beta más (β+). La diferencia fundamental entre los electrones (e–) o los positrones (e+) corrientes y sus correspondientes partículas beta (β– o β+) es el origen nuclear de estas últimas: una partícula beta no es un electrón ordinario desacoplado de un orbital atómico.

En este tipo de desintegración, la suma del número de neutrones y de protones, o número másico, permanece estable, ya que la cantidad de neutrones disminuye (o aumenta si se trata de una emisión β+) en una unidad, mientras que la cantidad de protones aumenta (o disminuye) también en una unidad. El resultado del decaimiento beta es un núcleo en que el exceso de neutrones o de protones se ha corregido en dos unidades y por tanto resulta más estable.

Decaimiento Gamma

La radiación gamma o rayos gamma (γ) es un tipo de radiación electromagnética, y por tanto constituida por fotones, producida generalmente por elementos radiactivos o por procesos subatómicos como la aniquilación de un par positrón-electrón. También se genera en fenómenos astrofísicos de gran violencia.

Debido a las altas energías que poseen, los rayos gamma constituyen un tipo de radiación ionizante capaz de penetrar en la materia más profundamente que la radiación alfa y la beta. Pueden causar grave daño al núcleo de las células, por lo cual se usan para esterilizar equipos médicos y alimentos.

La energía de esta naturaleza se mide en megaelectronvoltios (MeV). Un MeV corresponde a fotones gamma de longitudes de onda inferiores a 10-11 m o a frecuencias superiores a 1019 Hz.

Los rayos gamma se producen por desexcitación de un nucleón de un nivel o estado excitado a otro de menor energía y por desintegración de isótopos radiactivos. Se diferencian de los rayos X en su origen. Estos se generan a nivel extranuclear, por fenómenos de frenado electrónico. Generalmente la radiactividad se vincula con la energía nuclear y con los reactores nucleares, aunque existe en el entorno natural: a rayos cósmicos, expelidos desde el sol y desde fuera de nuestro sistema solar: de las galaxias; isótopos radiactivos en rocas y minerales.

En general, los rayos gamma producidos en el espacio no llegan a la superficie terrestre, pues los absorbe la alta atmósfera. Para observar el universo en estas frecuencias es necesario utilizar globos de gran altitud u observatorios exoespaciales. Para detectarlos, en ambos casos se utiliza el efecto Compton. Estos rayos gamma se originan por fenómenos astrofísicos de alta energía, como explosiones de supernovas o núcleos de galaxias activas.

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Decaimiento radiactivo ✅ ¿Qué es el decaimiento radiactivo? Decaimiento alfa, beta y gamma. Guia de FISICA UNAM 2020 GRATIS
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