Radioactividad

Radioactividad.

La definición de radioactividad consiste en la emisión espontánea de partículas (alfa, beta, neutrón) o radiaciones (gamma, captura K), o de ambas a la vez, procedentes de la desintegración de determinados nucleídos que las forman, por causa de un arreglo de su estructura interna.

La radiactividad es un fenómeno estadístico y, por tanto, para valorarlo hay que observar el comportamiento de un conjunto de núcleos de la misma especie, y, por la ley de los grandes números, se define una constante radiactiva λ como la probabilidad de desintegración de un núcleo por unidad de tiempo. Con esta definición, el número N de núcleos radiactivos de una misma especie que se encuentran en una sustancia en un instante t es dado por N = No • e-λt, donde No es el número de núcleos radiactivos que había antes de que transcurriera el tiempo t.

Radiactividad natural

Los núcleos correspondientes a átomos con número atómico superior a 83 son inestables y pueden fragmentarse de manera espontánea en otros núcleos más ligeros. Este tipo de proceso, conocido como reacción nuclear, se acompaña de la emisión de energía y de partículas subatómicas.

La emisión de energía se debe a que la suma de las masas de los núcleos resultantes (llamados hijos) de la reacción es menor que la de los núcleos originales (padres), de manera que la diferencia de masa detectada se convierte en energía.

En los procesos de desintegración natural de los núcleos atómicos, el ritmo de desaparición de los núcleos padre para transformarse en los hijos sigue una ley exponencial:

donde N es el número de núcleos en el instante t, N0 el número de núcleos de partida y  una constante con dimensiones inversas al tiempo. La inversa del valor  se llama vida media y su símbolo es m ; esta magnitud se entiende como el tiempo necesario para que el numero de núcleos iníciales N se reduzca e veces.

Por otra parte, el periodo de semi desintegracion de la sustancia, denotado por 1/2, se define como el tiempo necesario para que el número inicial de núcleos de la especie radiactiva se reduzca a la mitad.

Radiactividad artificial

La radiactividad artificial, también llamada radiactividad inducida, se produce cuando se bombardean ciertos núcleos estables con partículas apropiadas. Si la energía de estas partículas tiene un valor adecuado, penetran el núcleo bombardeado y forman un nuevo núcleo que, en caso de ser inestable, se desintegra después radiactivamente. Fue descubierta por los esposos Jean Frederick Joliot-Curie e Irene Joliot-Curie, bombardeando núcleos de boro y de aluminio con partículas alfa. Observaron que las sustancias bombardeadas emitían radiaciones (neutrones libres) después de retirar el cuerpo radiactivo emisor de las partículas de bombardeo. El plomo es la sustancia que mayor fuerza de impenetracion posee por parte de los rayos x y gamma.

En 1934 se descubrió que la radiactividad no sólo podía observarse en ciertos átomos de núcleos inestables, sino que también se podía inducir por medios artificiales mediante transmutaciones de unos átomos en otros. El proceso más común para producir estas nuevas especies radiactivas, que empezaron a rellenar los huecos de números atómicos altos hasta entonces existentes en la tabla periódica de los elementos químicos, fue la fisión nuclear inducida mediante neutrones. También se producen artificialmente reacciones nucleares por bombardeo de ciertos átomos con protones, deuterones(núcleos de deuterio, o hidrógeno 2), etc. Estos procesos tienen lugar en aceleradores de partículas o reactores nucleares.

La estabilidad nuclear es el equilibrio entre las fuerzas de repulsión eléctrica de los protones

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