Radiactividad: Un Vistazo General

Los rayos X atraviesan materiales sólidos, pueden ionizar el aire, no tienen refracción en el vidrio y no los desvían los campos magnéticos. Son ondas electromagnéticas de alta frecuencia, emitidas por desexcitación de los electrones orbitales más interiores de los átomos.

Becquerel, físico francés, trató de determinar si algunos elementos emitían rayos X en forma espontánea.

Encontró que la mayor parte de los elementos no produjeron ningún efecto, el uranio sí producía rayos. Pronto se descubrió que otros rayos parecidos son emitidos por otros elementos como el torio, el actinio y dos nuevos elementos descubiertos por Marie y Pierre Curie: el polonio y el radio. Esos rayos eran el resultado de una desintegración espontánea del núcleo atómico: la radiactividad.

Tipos de Radiación

Todos los elementos de números mayores a 82 son radiactivos. Emiten tres clases distintas de radiación: alfa, beta y gamma. Los rayos alfa tienen carga eléctrica positiva, los rayos beta tienen carga negativa y los rayos gamma no tienen carga.

• Rayo Alfa: es un flujo de núcleos de helio.
• Rayo Beta: es un flujo de electrones.
• Rayo Gamma: radiación electromagnética. Es parte del espectro electromagnético con frecuencia y energía mucho mayores que la de la luz y de los rayos X. Se originan en el núcleo.

El Núcleo Atómico y sus Componentes

Las partículas que ocupan el núcleo se llaman nucleones; cuando tienen carga eléctrica se llaman protones y cuando son eléctricamente neutras, neutrones.

Algunos núcleos son esféricos, pero la mayor parte tienen formas distintas, como ovoide y algunos como perilla de puerta.

Quarks: Las Partículas Fundamentales

Quarks: nuevas partículas que se crean en las colisiones nucleares que se pueden imaginar como combinaciones tan solo de seis partículas subnucleares, portan cargas eléctricas fraccionarias.

Hay seis tipos distintos de quarks que los físicos de partículas han denominado de la siguiente manera: up; down; charm; strange; top; bottom.

El antiquark es la antipartícula que corresponde a un quark. El número de tipos de quarks y antiquarks en la materia es el mismo. Se representan con los mismos símbolos que aquellos, pero con una barra encima de la letra correspondiente, por ejemplo, si un quark se representa u, un antiquark se escribe u.

Términos Clave

• Ion: Átomo u otra partícula con carga eléctrica positiva (catión, pierde e-) o negativa (anión, gana e-), como los existentes en una disolución.
• Isótopo: Cada una de las especies de átomos de un elemento químico que poseen el mismo número atómico y distinto número másico.

Fuerzas Nucleares y Estabilidad

¿Por qué no salen despedidos los protones por esa gran fuerza de repulsión? Porque hay una fuerza todavía más formidable dentro del núcleo: la fuerza nuclear. Tanto neutrones como protones están unidos entre sí por esta fuerza de atracción. La fuerza nuclear es mucho más complicada que la fuerza eléctrica, y solo hasta ahora se está comprendiendo. La parte principal de la fuerza nuclear, la parte que mantiene unido al núcleo se llama interacción fuerte. Es una fuerza de atracción que actúa entre los protones, neutrones y las partículas llamadas mesones: todos ellos hadrones. Esta fuerza solo actúa a una distancia muy corta. Así, mientras los protones estén cercanos en los núcleos pequeños, la fuerza nuclear supera con facilidad la fuerza eléctrica de repulsión. Pero para los protones lejanos, como los que están en lados opuestos de un núcleo grande, la fuerza nuclear de atracción puede ser pequeña en comparación con la fuerza eléctrica de repulsión. Un núcleo mayor no es tan estable como uno más pequeño.

Vida Media y Detectores de Radiación

Vida Media: es el tiempo necesario para que una muestra tenga la mitad de la radiactividad que tenía al principio. Ej. el radio de 226 tiene una vida media de 1620 años, eso quiere decir que la mitad de cualquier muestra dada de radio 226 se convertirá en otros elementos cuando pasen 1620 años.

Detectores de Radiación

• Contador de Geiger: detecta la radiación que le llega por la forma en que ioniza un gas encerrado en el tubo.
• Contador de Centelleo: indica la radiación que le llega mediante destellos luminosos que se producen cuando las partículas con carga o los rayos gamma atraviesan el contador.
• Cámara de Niebla: las partículas cargadas dejan trazas al moverse a través de vapor sobresaturado. Cuando la cámara se encuentra en un campo eléctrico o magnético intenso, la desviación de las estelas proporciona información acerca de la carga, la masa y cantidad de movimiento de las partículas.
• Cámara de Burbujas: Las trazas de partículas que se ven en una cámara de burbujas son burbujas diminutas de gas en hidrógeno líquido. El hidrógeno líquido se calienta bajo presión dentro de una cámara de vidrio y acero inoxidable, hasta una temperatura justo debajo de su punto de ebullición. Si se baja de repente la presión en la cámara en el momento en que entre una partícula productora de iones, queda una delgada huella de burbujas a lo largo de la trayectoria de la partícula. Todo el líquido hace erupción y hierve, pero antes de que pase, se toman fotografías de la breve huella de la partícula como en la cámara de niebla. Un campo magnético en la cámara de burbujas indica la carga y la masa relativas de las partículas.
• Cámara de Chispa: es un contador formado por un conjunto de placas paralelas próximas entre sí. Cada tercera placa se conecta a tierra, y las placas intermedias se mantienen a un alto voltaje, más o menos 10 kV. Se producen iones en el gas entre las placas a medida que las partículas cargadas pasan por la cámara. La descarga a lo largo de la trayectoria de los iones produce una chispa visible entre pares de placas. Una huella de muchas chispas indica la trayectoria de la partícula. Un diseño distinto se llama cámara de buscador, formada solo por dos placas alejadas entre las cuales una descarga eléctrica llamada buscadora sigue de cerca la trayectoria de la partícula cargada.