En la última publicación que realizamos para esta comunidad, estuvimos conociendo un poco sobre el origen de la Radiactividad, los experimentos que Henri Becquerel y el descubrimiento de las partículas alfa, beta y gamma (α, β, ɣ). En esta ocasión seguiremos conociendo sobre este interesante fenómeno, específicamente estudiaremos la desintegración radiactiva, el neutrón y la vida media.
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Si recordamos un poco la composición del núcleo atómico, sabremos que él se encuentra constituido por protones y neutrones que se mantienen unidos mediante la Fuerza Nuclear Fuerte; sin embargo, a pesar de la gran magnitud de esta fuerza para mantener la unión de los nucleones, estos núcleos no son inmutables. La verdad es que diversos núcleos son inestables y pueden alterar su composición de manera espontanea, a través de un proceso denominado Desintegración Radiactiva; como los núcleos pueden ser transformados por reacciones con nucleones y otros núcleos que chocan entre ellos. Es propicio resaltar que los núcleos complejos se llegan a formar en primera instancia mediante reacciones nucleares sucesivas, en el interior de formaciones estelares.
Probablemente, nunca ningún fenómeno haya resultado con tanta importancia en el desarrollo y evolución de la Física, tanto en la atómica como la nuclear. Un núcleo que comienza una desintegración radiactiva emite espontáneamente un núcleo de 4/2 He (partícula alfa), un electrón (partícula beta) o un fotón (rayo gamma) con lo que se libera energía de excitación nuclear, o también puede lograr una configuración, que es o que conllevara a otra de mayor estabilidad. Cabe destacar, que la actividad de un material radiactivo es la proporción en que los núcleos de sus átomos constituyentes se desintegran.
Fuente
Ahora bien, en este momento es propicio que hablemos un poco del Neutrón; ocurrió en el año de 1930 que el físico de origen alemán W. Bothe se dio cuenta que en el bombardeo de berilio mediante partículas α naturales procedentes del polonio, daba como resultado a una radiación muy particular con otro poder de penetración; este científico creía que la radiación descubierta por él se encontraba formada de cuantos gamma de alta energía, y fue dos años después que el ayudante de Rutherford, Chadwick, probó que la radiación misteriosa en realidad se trataba de un haz de partículas materiales de movimiento rápido, que tienen la misma masa que los protones, pero que no poseen carga eléctrica, a las que llamaron Neutrones.
Partiendo de allí, los neutrones fueron considerados protones con una modificación eléctrica de los protones, es decir, protones sin carga, y de hecho decaen espontáneamente en un protón en un lapso de 12 minutos por medio de la emisión de un electrón.
Es así entonces, que a los neutrones y protones les colocaron un nombre para representarlos a ambos, se trata de nucleón; haciendo la acotación de que los neutrones son nucleones neutros y los protones nucleones con carga positiva. Como los neutrones no poseen una carga eléctrica, ellos no están sujetos a las fuerzas eléctricas de repulsión cuando se acercan al núcleo, por lo que pueden penetrar en núcleos fuertemente cargados con facilidad, por ejemplo el mercurio y el plomo. Partiendo de esta situación, los neutrones se pueden considerar como proyectiles atómicos ideales pero con la dificultad de que cuando se quería producir un haz de neutrones tenían que ser expulsados de los núcleos de algún otro elemento por medio del bombardeo del núcleo con proyectiles cargados.
Cabe destacar, que una partícula α o β puede llegar a alcanzar un átomo con solamente acercarse con él, debido a que las fuerzas electrostáticas entre las cargas actúan energéticamente sobre dicho átomo aun cuando no exista entre ellos una verdadera colisión, esto resulta ser imposible, pero para un neutrón ya que no tiene carga. En conclusión, un neutrón es una partícula altamente penetrante y muy ligeramente ionizante.
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Si analizamos un poco lo expuesto con anterioridad, sabremos que existe un proceso llamado decaimiento radiactivo, el cual se trata a una clase de inestabilidad intrínseca de los núcleos atómicos de algunos elementos químicos, lo que conlleva a que en cada cierto tiempo se dé una desintegración violenta y expulsión desde el núcleo de una partícula α o un electrón. Los núcleos de diferentes elementos radiactivos presentan diversos grados de inestabilidad interna; pero en otros casos en el que podemos mencionar el uranio, los átomos radiactivos pueden prevalecer perfectamente estables por miles de millones de años antes de que se puedan desintegrar, en otros casos como el del RaC` difícilmente pueden existir mas allá de una pequeña fracción de segundos. Es por ello, que resulta propicio entender que:
El periodo radiactivo o vida media de un elemento radiactivo es el tiempo necesario para que su radiactividad disminuya a la mitad. Este tiempo es característico de cada isótopo radiactivo. Su duración puede ser de una fracción de segundo hasta miles de millones de años. López e Iturbe (2004).
De igual forma, el proceso de desintegración de los núcleos inestables resulta ser un proceso netamente estadístico, es por ello, que se puede hablar de la vida media de cualquier elemento, partiendo del mismo sentido en el que las aseguradoras hablan de un promedio de vida la población en general. No obstante, la diferencia radica en que mientras los seres humanos y animales poseen una probabilidad de decaimiento (fallecimiento) puede ser bastante bajo hasta cierta edad, e ir aumentando con el pasar de los años, los átomos radiactivos tienen la misma probabilidad de desintegrarse sin importar que tanto tiempo ha transcurrido desde su formación. En conclusión, las vidas medias de los elementos suelen ser muy diferentes, una de las más altas es la del Torio de 13.400.000.000 años; y una de las más bajas es del Torio C` que es de solamente 10 billonésimas de segundos.
Referencias
Lopez, B; Iturbe, J. (2004). Radiactividad natural y artificial en nuestro entorno. [Documento en linea] Disponible en:
Sánchez, E. (2005). Física. Caracas: Ediciones CO-BO.
Peres, L & Leal, D. (2019). La Historia y Filosofía de la Ciencia como subsidio para una estrategia didáctica sobre radiactividad. [Revista en linea] disponible en:
Zemansky, S. (2009). Física Universitaria Volumen II. México: Pearson Educación.
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