¿Sabes quién fue Salomea Sklodowska? Analogía del ... - CCH
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Ciencias Experimentales<br />
Unidad III. Física y tecnologías contemporáneas<br />
Propósitos • Conocerá algunos fenómenos que no se explican con la Física Clásica.<br />
• Entenderá que toda teoría tiene límites de validez y conocerá los correspondientes a la<br />
Física Clásica, indicando las diferencias entre ésta y la Física Moderna.<br />
• Reconocerá la importancia de la Física Contemporánea en su vida cotidiana.<br />
• Conocerá algunas de las aplicaciones más importantes de la Física Contemporánea en<br />
la tecnología actual.<br />
Aprendizajes Indicativos<br />
• Describe algunas aplicaciones y contribuciones de la Física Moderna al desarrollo<br />
científico y tecnológico.<br />
Operativos<br />
• Caracteriza el decaimiento radiactivo y la vida media de los elementos radiactivos por<br />
medio de la consulta de <strong>fue</strong>ntes documentales.<br />
• Ejemplifica situaciones cotidianas donde se presenta el decaimiento radiactivo de<br />
algunos elementos.<br />
• Comprende los conoceptos de decaimiento y vida media de los elementos radiactivos o<br />
radioisótopos.<br />
• Reconoce la participación de connotadas científicas en el avance de la ciencia y la<br />
tecnología.<br />
Temas Indicativo<br />
• Radioisótopos.<br />
Operativo<br />
• Vida media de los elementos radiactivos.<br />
Estrategia<br />
Física II | Cuarto semestre | Unidad III<br />
<strong>¿Sabes</strong> <strong>quién</strong> <strong>fue</strong> <strong>Salomea</strong> <strong>Sklodowska</strong>?<br />
<strong>Analogía</strong> <strong>del</strong> decaimiento radiactivo<br />
Fernando Rivero González, Pedro Josué Lara Granados,<br />
César Ernesto Belmares y Jorge Fortanel Hernández<br />
Plantel Vallejo<br />
Conocer, a través de la lectura de <strong>fue</strong>ntes documentales, los conceptos de radiactividad, decaimiento<br />
radiactivo y vida media de los elementos radiactivos, así como los trabajos de investigación realizados<br />
por una de las más connotadas científicas a nivel mundial sobre dichos elementos, así como<br />
comprender el fenómeno estudiado mediante una simulación lúdica con dados en la que, mediante<br />
analogía, se ilustran la masa atómica original y la que se obtiene por decaimiento.<br />
165
166<br />
Actividades<br />
El tiempo didáctico considerado para realizar esta estrategia es de una sesión de dos horas.<br />
Actividad extraclase<br />
Los alumnos leen los textos “Marie <strong>Salomea</strong> <strong>Sklodowska</strong> Curie”; “Vida media”, de Randy Rusell; y<br />
“Periodo de semidesintegración radiactiva”; incluidos en la página 169 de este Cuaderno.<br />
Sesión 1<br />
Actividad 1<br />
El profesor, en plenaria y con base en las lecturas propuestas y realizadas, efectúa un diagnóstico<br />
de los conocimientos previos de los alumnos sobre la temática; para ello, se sugieren las siguientes<br />
preguntas generadoras:<br />
a. ¿Qué es la radiactividad?<br />
b. ¿Cómo se calcula la vida media?<br />
c. ¿El concepto de vida media es exclusivo de los procesos donde existe radioactividad?<br />
d. Explica cómo se puede hacer o convertir un elemento normal en un elemento radiactivo.<br />
e. Explica cómo se calcula el tiempo transcurrido desde que un organismo deja de estar vivo.<br />
f. ¿Existen de manera natural elementos radiactivos?<br />
g. ¿Quién descubrió la radiactividad natural?<br />
h. ¿Cuál es el nombre completo de la científica que estudió profundamente estos fenómenos?<br />
i. ¿Cuáles son los tres motivos por los que esta científica es considerada como una de las más<br />
grandes representantes <strong>del</strong> género femenino en la historia de la humanidad?<br />
Los estudiantes anotan en su libreta las respuestas a los planteamientos formulados por el profesor.<br />
Actividad 2<br />
Los alumnos, en el aula y organizados en equipos de cuatro integrantes, llevan a cabo la simulación<br />
“<strong>Analogía</strong> <strong>del</strong> decaimiento radiactivo”. Para esto:<br />
a. se reúnen, por cada equipo, 100 dados.<br />
b. se elige, al azar, un número entre 1 y 6, que se considerará el “número fatal”.<br />
c. se tiran los 100 dados y se retiran (“emiten”) aquellos cuya cara superior muestre el “número<br />
fatal” elegido.<br />
d. se cuentan y registran, en una tabla de tres columnas, el número de la tirada, cuántos dados<br />
<strong>del</strong> total deben retirarse (ser “emitidos”) y con cuántos dados se continuará realizando tiradas.<br />
e. se realizan lanzamientos sucesivos con los dados que van quedando, hasta que no quede<br />
ninguno, o bien, hasta alcanzar un determinado número de tiradas (se sugiere un máximo<br />
de 20).
Actividad 3<br />
Se procede a capturar los datos obtenidos (el número de cada tirada y cuántos dados se retiraron<br />
y cuántos permanecieron) en una hoja de cálculo de Excel, y a graficarlos para obtener el ajuste de<br />
curva con una línea de tendencia “exponencial” a la que se le solicitara “presente la ecuación en el<br />
gráfico”.<br />
Para tal fin, en la hoja de cálculo electrónica de Excel “<strong>Analogía</strong> <strong>del</strong> decaimiento radiactivo y<br />
vida media con dados”, programada por Pedro Josué Lara Granados, los estudiantes podrán observar<br />
a. accediendo a la pestaña “Ejemplo”, una muestra de los resultados obtenidos en una<br />
simulación de decaimiento radiactivo realizada con un total de 93 dados, y de los productos<br />
finales (tabla y gráfica) que el profesor solicita para el reporte final. (Dicho ejemplo puede<br />
también ser consultado en la página 180 de este Cuaderno.)<br />
b. accediendo a la pestaña “100 dados”, un mo<strong>del</strong>o matemático que simula, a partir de<br />
diferentes “números fatales” y cada vez que se oprime la tecla F9, una serie de 25 tiradas a<br />
partir de un conjunto de 100 dados.<br />
Actividad 4<br />
Cada equipo, mediante la discusión, elabora sus propias conclusiones y redacta un reporte de la<br />
“analogía experimental” que realizaron, éste debe contener: portada, introducción, objetivos,<br />
justificación, desarrollo (con la tabla y la gráfica generadas en Excel y su interpretación), conclusiones<br />
y bibliografía o referencias confiables disponibles en Internet.<br />
Evaluación<br />
• Respuestas escritas de la evaluación diagnóstica: 10%<br />
• Descripción escrita de las preguntas y problemas generados durante el desarrollo de las<br />
actividades: 25%<br />
• Registro escrito, por equipo, de las evidencias obtenidas en el experimento: 25%<br />
• Reporte, por equipo, <strong>del</strong> experimento: 40%<br />
Material de apoyo<br />
• Lara Granados, P. J. “<strong>Analogía</strong> <strong>del</strong> decaimiento radiactivo y vida media con dados” [en<br />
línea]. Disponible en: https://www.dropbox.com/s/q8mc1fmncayqlra/LaraGranados_Analo<br />
giaDecaimiento Radiac tivo.xlsx?m<br />
• “Marie <strong>Salomea</strong> <strong>Sklodowska</strong> Curie” [en línea], en Wikipedia. Disponible en: http://es.<br />
wikipedia.org/wiki/Marie_Curie<br />
• “Periodo de semidesintegración radiactiva” [en línea], en “Radiactividad”, en Wikipedia.<br />
Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Radiactividad<br />
• Rusell, R. “Vida media” [en línea], en Windows to Universe. Diponible en: http:\\www.<br />
windows 2universe.org/physical_science/physics/atom_particle/half_life.html&lang=sp<br />
167
168<br />
Bibliografía<br />
Para el alumno y el profesor<br />
Textos<br />
Bueche F. J. Fundamentos de Física, t. II, Mc Graw-Hill, México 1991.<br />
Hecht, E. Fundamentos de Física, Thomson Learning, México, 2001.<br />
Hewitt, P. Física conceptual, Pearson, México, 1999.<br />
Zitzewitz, P. W., R. F. Neft y M. Davis. Física 2. Principios y problemas, McGraw-Hill, México, 2002.
Marie <strong>Salomea</strong> <strong>Sklodowska</strong> Curie<br />
Marie <strong>Salomea</strong> <strong>Sklodowska</strong> Curie, mejor conocida como Marie Curie, nació el 7 de<br />
noviembre de 1867 en Varsovia, zarato de Polonia. Era la quinta hija de un profesor<br />
de enseñanza media de Física y Matemáticas, al igual que lo <strong>fue</strong> su abuelo, y de una<br />
maestra, pianista y cantante.<br />
Gran investigadora en el campo <strong>del</strong> conocimiento<br />
de la Química y la Física, <strong>fue</strong> pionera en el<br />
estudio de la radiactividad. Entre sus méritos están<br />
el haber sido la primera persona en recibir dos<br />
premios Nobel; ser la única en haberlo recibido<br />
en dos distintas especialidades, Física y Química,<br />
y ser la primera mujer en senseñar en la prestigiosa<br />
Sorbona de París, una de las mejores universidades <strong>del</strong> mundo. Además, <strong>fue</strong><br />
la primera mujer de toda Francia que obtuvo el doctorado en Ciencias, un hecho<br />
inconcebible para la época.<br />
Siendo la menor de cinco hijos, Marie representa la tenacidad de una mujer<br />
destinada a vencer cualquier dificultad y triunfar en un ambiente con frecuencia<br />
hostil. Cuando era niña, la mayor parte de Polonia estaba ocupada por Rusia,<br />
que, tras varias revueltas nacionalistas sofocadas violentamente, había impuesto<br />
su lengua y sus costumbres. Marie, junto con su hermana Helena, asistía a clases<br />
clandestinas ofrecidas en un pensionado en las que se enseñaba cultura polaca.<br />
Los primeros años de Marie estuvieron marcados por la tragedia: su hermana<br />
Zofia murió a consecuencia <strong>del</strong> tifus y, dos años más tarde, perdió a su madre a<br />
causa de la tuberculosis. Estos eventos hicieron que Marie abandonara la religión<br />
católica y se volviera agnóstica.<br />
Marie no <strong>fue</strong> una niña común: a los cuatro años de edad ya leía perfectamente y<br />
desde entonces desarrolló una gran pasión por la lectura,<br />
especialmente, por los libros sobre Historia Natural y<br />
Física. En la escuela secundaria, <strong>fue</strong> siempre la primera<br />
alumna de su clase y destacó entre sus compañeras<br />
por su enorme entusiasmo por el trabajo. Además,<br />
hablaba polaco, ruso, alemán y francés. Más a<strong>del</strong>ante<br />
se interesaría por la Física y se graduaría a los 15 años.<br />
En 1891, Marie se inscribió en la Facultad de<br />
Ciencias Matemáticas y Naturales de la Universidad<br />
Polonia<br />
169
170<br />
de la Sorbona. A partir de ese momento, Marie<br />
pasó a llamarse Marie <strong>Sklodowska</strong>, haciendo<br />
honor al apellido de su padre, de quien heredara<br />
la pasión por la Física y las Matemáticas. Desde<br />
un principio, dentro de una comunidad científica<br />
conformada únicamente por varones, Marie se<br />
hizo notar como una mujer valiosa, pues, a pesar<br />
de poseer una sólida base cultural adquirida de<br />
forma autodidacta, tuvo que esforzarse todavía<br />
más para mejorar sus conocimientos en lengua<br />
francesa, Matemáticas y Física y estar así al nivel<br />
de sus compañeros.<br />
En 1893, a la edad de 26 años, obtuvo la<br />
licenciatura en Física y el primer puesto de su<br />
promoción, un acontecimiento extraordinario<br />
para las mujeres <strong>del</strong> siglo xix. Un año más tarde,<br />
en 1894, se licenció también en Matemáticas como<br />
la segunda de su promoción. Para financiar sus<br />
estudios en Matemáticas, Marie aceptó una beca de<br />
la Fundación Alexandrowitch, que le <strong>fue</strong> otorgada<br />
gracias a una conocida llamada Jadwiga Dydynska.<br />
El dinero de la beca (600 rublos) <strong>fue</strong> restituido por Marie, años más tarde.<br />
Varsovia, Polonia, 2011.<br />
Plaza central de la Universidad de<br />
Sorbona, 2011.<br />
En 1894, conoció a Pierre Curie, quien era profesor de Física, y los dos<br />
comenzaron a realizar juntos trabajo de laboratorio; un año más tarde, Pierre se<br />
declaró a Marie y la pareja se casó el 26 de julio, en una boda sencilla, en la que<br />
recibieron algo de dinero con el que compraron dos bicicletas para pasar todo<br />
el verano viajando por Francia, hospedándose en fondas y comiendo poco. Su<br />
matrimonio duraría once años, hasta la muerte de Pierre.<br />
En 1895, el físico Wilhelm Roentgen descubrió los rayos X, y en 1896, el físico<br />
Henri Becquerel descubrió la radiactividad natural. Marie decidió hacer su tesis<br />
doctoral sobre este último descubrimiento. Luego de una doble titulación, el<br />
siguiente reto era la obtención <strong>del</strong> doctorado: hasta ese momento, la única mujer<br />
que había logrado doctorarse era la alemana Elsa Neumann.<br />
Así, Marie decidió junto con su esposo centrarse en los trabajos <strong>del</strong> físico Henri<br />
Becquerel, quien había descubierto que las sales de uranio emitían unos rayos<br />
de naturaleza desconocida, un fenómeno que estaba en relación con el reciente<br />
descubrimiento de los rayos X. Marie, con la ayuda de Pierre, se dispuso a investigar<br />
la naturaleza de las radiaciones que producían las sales de uranio.<br />
Asesorada por el propio Becquerel, el 25 de junio de 1903, Marie defendió su<br />
tesis doctoral, titulada Investigaciones sobre las sustancias radiactivas, ante un tribunal
presidido por el físico Gabriel Lippmann; el jurado le confirió el grado de doctora<br />
y la mención cum laude, como merecido reconocimiento a su labor científica.<br />
Dos años después de la muerte de su esposo, Marie obtuvo la cátedra de Física<br />
en la Sorbona, otorgada a Pierre en 1904. El 15 de noviembre de 1906 dictó<br />
cátedra por vez primera. La expectación social era enorme y acudió al acto un gran<br />
número de personas (muchas de ellas ni siquiera eran estudiantes): en los 650 años<br />
transcurridos desde la fundación de la universidad, nunca una mujer había dado<br />
clase. En aquella sesión, Marie habló sobre la radiactividad, área a la que ella y su<br />
esposo habían dedicado la mayor parte de su vida profesional y en la que habían<br />
realizado grandes aportaciones.<br />
En efecto, los esposos Curie <strong>fue</strong>ron pioneros: se adentraron en un terreno hasta<br />
entonces desconocido. Estudiaron las hojas radiactivas, en particular el uranio<br />
en forma de pechblenda, que tenía la curiosa propiedad de ser más radiactiva que<br />
el uranio mismo que se extraía de ella. La explicación lógica <strong>fue</strong> suponer que la<br />
pechblenda contenía trazos de algún elemento mucho más radiactivo que el uranio.<br />
Ambos descubrieron que el torio podía producir radiactividad y, tras varios años<br />
de arduo trabajo, por medio de la concentración de varias clases de pechblenda,<br />
aislaron dos nuevos elementos químicos. En 1898, nombraron al primero polonio,<br />
en honor al país natal de la científica; el segundo <strong>fue</strong> llamado radio debido a su<br />
intensa radiactividad.<br />
Durante esos años, Marie y Pierre trabajaron en un<br />
cobertizo. Y, dado que en la época se desconocían los efectos<br />
nocivos de la radiación, ambos realizaron sus investigaciones<br />
sin contar con las debidas medidas de protección. Pierre era<br />
el encargado de suministrar todos los medios y artilugios<br />
para que su esposa trabajara, pero, debido al manejo de los<br />
materiales radiactivos, pasaba temporadas de una gran fatiga<br />
que incluso le obligaba a guardar cama. Con frecuencia, los<br />
dos sufrían de quemaduras y llagas.<br />
Henri Becquerel.<br />
Tras manipular hasta ocho toneladas de pechblenda, Marie<br />
logró obtener un gramo de cloruro de radio. En 1902, al<br />
dar a conocer este hecho, el matrimonio alcanzó la<br />
fama: <strong>fue</strong>ron invitados a todas las sedes científicas<br />
y a un sinnúmero de cenas y reuniones sociales.<br />
Muchos científicos les escribían; los estadounidenses<br />
les pidieron que dieran a conocer todos sus descubrimientos.<br />
Pierre y Marie aceptaron y facilitaron<br />
todas sus investigaciones, sin el menor deseo de lucrar<br />
con ellas mediante el registro de patentes, un hecho<br />
que <strong>fue</strong> aplaudido por el mundo entero.<br />
Pierre y Marie Curie.<br />
171
172<br />
Dado que Marie y Pierre deseaban compartir sus descubrimientos,<br />
con frecuencia llevaban consigo un poco de<br />
pechblenda en los bolsillos de sus ropas: deseaban mostrarla<br />
a todos los amigos al explicarles los últimos avances de sus<br />
investigaciones. No sabían que, al llevar consigo ese material,<br />
se exponían a niveles de radiación muy perjudiciales para<br />
la salud.<br />
En 1903, junto con Henri Becquerel y Pierre Curie,<br />
Marie <strong>fue</strong> galardonada con el Premio Nobel de Física, “en<br />
reconocimiento de los extraordinarios servicios rendidos<br />
en sus investigaciones conjuntas sobre los fenómenos de<br />
radiación descubiertos por Henri Becquerel”. Así,<br />
se convirtió en la primera mujer que obtuvo tal<br />
galardón. Por éste, los esposos recibieron 15 000<br />
dólares, una parte de los cuales la utilizaron para<br />
hacer obsequios a sus familias y para comprarse<br />
una bañera. Poco después, en 1904, Pierre se<br />
consolidó como profesor titular en la Facultad de<br />
Ciencias de la Sorbona (donde ya enseñaba desde<br />
el año 1900).<br />
Abrumados por la fama, optaron por<br />
concentrarse en sus trabajos y, ese mismo año,<br />
tuvieron a su segunda hija, Ève, luego de que<br />
Marie sufriera un aborto, muy probablemente a<br />
consecuencia de la radiactividad.<br />
El 19 de abril de 1906, Pierre <strong>fue</strong> atropellado por<br />
un carruaje de seis toneladas. Nada pudo hacerse<br />
por él. Aunque la muerte de su esposo devastó a<br />
Marie, ésta quiso continuar con sus trabajos y, tras<br />
rechazar una pensión vitalicia, asumió la cátedra<br />
que él había ocupado.<br />
En 1910, madame Curie obtuvo un gramo<br />
de radio puro, logro por el que al año siguiente<br />
recibió en solitario el Premio Nobel de Química<br />
“en reconocimiento de sus servicios en el avance de<br />
la Química por el descubrimiento de los elementos<br />
radio y polonio, el aislamiento <strong>del</strong> radio y el estudio<br />
de la naturaleza y compuestos de este elemento”.<br />
Cloruro de radio.<br />
La pechblenda es una variedad masiva<br />
y probablemente impura de uraninita.<br />
Recibe su nombre <strong>del</strong> alemán<br />
Pechblende (Pech, ‘brea’; blenden, ‘lucir,<br />
brillar, cegar’), que hace referencia<br />
al aspecto <strong>del</strong> mineral.<br />
Es altamente radiactiva.<br />
El diploma <strong>del</strong> Premio Nobel de Física<br />
que Marie Curie recibió en 1903.<br />
En una actitud desinteresada, no patentó el proceso de aislamiento <strong>del</strong> radio,<br />
dejándolo abierto a la investigación de toda la comunidad científica.
Marie Curie <strong>fue</strong> la primera persona a la que le han sido concedidos dos Premios<br />
Nobel en dos diferentes disciplinas; hasta el presente, sólo ha recibido tal distinción<br />
Linus Pauling (Química y Paz). John Bardeen y Frederick Sanger lo obtuvieron dos<br />
veces, pero en el mismo campo: Física y Química,<br />
respectivamente.<br />
Marie siguió a<strong>del</strong>ante y llegó a presidir el Instituto<br />
<strong>del</strong> Radio, donde trabajó en el gran laboratorio<br />
Curie. Tiempo después de la muerte de su<br />
marido, inició una relación amorosa con el físico<br />
Paul Langevin, un hombre casado, lo que suscitó<br />
un escándalo periodístico con tintes xenófobos.<br />
Marie Curie <strong>fue</strong> también una gran visionaria:<br />
ya desde la primera década <strong>del</strong> siglo xx, vislumbró<br />
los beneficios que la radiactividad traería para<br />
la humanidad en el área de la salud: durante la<br />
Primera Guerra Mundial, Curie propuso el uso<br />
de la radiografía móvil para el tratamiento de<br />
soldados heridos. El coche llevó el nombre de<br />
Petit Curie. Por esa misma época, su hija Irène,<br />
de dieciocho años, comenzó a ayudarla en sus<br />
investigaciones.<br />
Marie donó el gramo de radio obtenido por<br />
ella a la investigación científica y, cuando recibió<br />
otro, también lo donó al Instituto <strong>del</strong> Radio<br />
de Varsovia. En 1921, visitó Estados Unidos de<br />
El diploma <strong>del</strong> Premio Nobel de Química<br />
que recibió en 1911.<br />
Mausoleo dedicado a Marie Curie<br />
en el Panteón de París.<br />
Norteamérica, donde <strong>fue</strong> recibida triunfalmente. El motivo <strong>del</strong> viaje era recaudar<br />
fondos para la investigación. En sus últimos años de vida <strong>fue</strong> asediada por muchos<br />
físicos y productores de cosméticos, que usaron material radiactivo sin precauciones.<br />
Unos meses después de su última visita a Polonia, durante la primavera de<br />
1934, y luego de perder la vista, Marie murió el 4 de julio de 1934, en la Clínica<br />
Sancellemoz, cerca de Passy (Alta Saboya, Francia), a causa de una anemia aplásica,<br />
probablemente causada por el prolongado tiempo de exposición a las radiaciones.<br />
Fue sepultada junto a su marido en el cementerio de Sceaux, a pocos kilómetros al<br />
sur de París.<br />
Sesenta años después, en 1995, sus restos <strong>fue</strong>ron trasladados, junto con los de<br />
Pierre, al Panteón de París. En el discurso pronunciado en la ceremonia solemne de<br />
ingreso, el 20 de abril de 1995, el entonces presidente de la nación gala, François<br />
Mitterrand, dirigiéndose especialmente a los nietos y bisnietos de la científica,<br />
destacó que Marie, quien había sido la primera mujer francesa en ser doctora<br />
en Ciencias, en enseñar en la Sorbona y también en recibir un Premio Nobel,<br />
173
174<br />
nuevamente hacía la diferencia al reposar en el<br />
famoso Panteón por sus propios méritos (hasta el<br />
día de hoy es el único personaje al que se le ha<br />
concedido tal distinción).<br />
Tras su muerte, el legado de Marie continuó vigente.<br />
Siguiendo el ejemplo de la familia <strong>Sklodowska</strong>,<br />
Irène Joliot-Curie (1897–1956), hija mayor <strong>del</strong><br />
matrimonio Curie, en 1935, un año después de la<br />
Irène Joliot-Curie<br />
muerte de su madre, obtuvo el Premio Nobel de<br />
Química por el descubrimiento de la radiactividad<br />
artificial. Por su parte, la segunda y longeva hija <strong>del</strong> matrimonio, Ève (1904–2007),<br />
periodista, pianista y activista por la infancia, y el único miembro de la familia que<br />
no se dedicó a la ciencia, escribió una biografía de su madre, que se publicó simultáneamente<br />
en Francia, Inglaterra, Italia, España, Estados Unidos y otros países,<br />
en 1937.<br />
Hoy podemos afirmar, sin temor a equivocarnos, que la naturaleza de la<br />
radiactividad, su poder tan intenso, sólo podía ser desentrañado y puesto al servicio<br />
de la humanidad por un poder igual o más intenso: la pasión por el conocimiento y<br />
la tenacidad para vencer los obstáculos que, a lo largo de toda su vida, mostró Marie<br />
Curie, Marie <strong>Salomea</strong> <strong>Sklodowska</strong> Curie.
Vida media<br />
Randy Russell<br />
Algunos materiales son radiactivos. Sus átomos emiten radiación. Cuando un<br />
átomo emite radiación, se convierte en un tipo de átomo diferente. Eso se llama<br />
decaimiento radioactivo. Algunos átomos se desintegran muy rápidamente, en<br />
segundos o minutos. ¡Otros tardan un largo tiempo en desintegrarse... a veces,<br />
millones de años! Los científicos utilizan el término vida media para describir cuán<br />
rápido o lento es el decaimiento radiactivo.<br />
Supongamos que tenemos 100 kilogramos de tritio. El tritio es una forma de<br />
hidrógeno radiactivo. Su vida media es de aproximadamente doce años; después<br />
de éstos, la mitad <strong>del</strong> tritio habrá “desaparecido”, pues habrá emitido radiación y<br />
decaído… y se habrá convertido en helio: sólo quedarán 50 kilogramos. Después<br />
de otros doce años (un segundo periodo), la mitad restante también habrá decaído.<br />
Después de 24 años, sólo quedará un residuo de 25 kilogramos de tritio, es decir,<br />
un cuarto, la mitad de la mitad, de los 100 kilogramos iniciales.<br />
El tritio tiene una vida media de 12.3 años. La línea punteada indica la cantidad que de una muestra de 100<br />
kilogramos de tritio se conservaría en un determinado lapso de tiempo. Después de 12.3 años, la vida<br />
media se habrá descompuesto (líneas blancas) y, de 24.6 años (dos promedios), habrá sólo un cuarto (25<br />
kilogramos) de los 100 kilogramos originales de tritio (líneas grises).<br />
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Los diversos materiales radiactivos tienen diferentes vidas medias. El carbono-14<br />
tiene una vida media de casi 6 000 años. ¡La vida media <strong>del</strong> uranio-235 es de más<br />
de 700 millones de años! Por su parte, la vida media <strong>del</strong> nitrógeno-13 es de ¡menos<br />
de 10 minutos!<br />
Los científicos emplean para diversos objetivos materiales radiactivos de diferente<br />
vida media. La datación <strong>del</strong> carbono-14 se utiliza para descubrir cuán antiguas son<br />
cosas que alguna vez estuvieron vivas: mientras más carbono-14 “faltante” haya en<br />
una muestra, mayor será el tiempo que ha transcurrido desde que murió. También<br />
los médicos usan materiales radiactivos para tratar algunas enfermedades: utilizan<br />
materiales de vida media corta para que la radiación no permanezca por mucho<br />
tiempo en el cuerpo humano. El viejo combustible de las centrales nucleares puede<br />
ser un problema si tienen una vida media larga, ya que es difícil encontrar un lugar<br />
seguro para almacenarlos.
Periodo de semidesintegración radiactiva<br />
La desintegración radiactiva se comporta en función de la ley de decaimiento<br />
exponencial:<br />
N(t)=N₀e -lt<br />
donde:<br />
N(t) es el número de radionúclidos existentes en un instante de tiempo t.<br />
N₀ es el número de radionúclidos existentes en el instante inicial t = 0.<br />
l, llamada constante de desintegración radiactiva, es la probabilidad de<br />
desintegración por unidad de tiempo. A partir de la definición de actividad es<br />
evidente que la constante de desintegración es el cociente entre el número de<br />
desintegraciones por segundo y el número de átomos radiactivos (l = A/N ).<br />
Se llama tiempo de vida o tiempo de vida media de un radioisótopo al tiempo<br />
promedio de vida de un átomo radiactivo antes de desintegrarse. Es igual a la inversa<br />
de la constante de desintegración radiactiva (t = 1/l).<br />
Al tiempo que transcurre hasta que la cantidad de núcleos radiactivos de un<br />
isótopo radiactivo se reduce a la mitad de la cantidad inicial, se le conoce como<br />
periodo de semidesintegración, periodo, semiperiodo, semivida o vida media, que no debe<br />
ser confundido con el ya mencionado tiempo de vida (T 1/2 = ln(2)/l). Al final de<br />
cada periodo, la radiactividad se reduce a la mitad de la radiactividad inicial. Cada<br />
radioisótopo tiene un semiperiodo característico, en general diferente <strong>del</strong> de otros<br />
isótopos.<br />
Ejemplos:<br />
Isótopo<br />
Periodo<br />
radioactivo<br />
Emisión<br />
Uranio-238 4 470 millones de años Alfa<br />
Carbono-14 5 730 años Beta<br />
Cobalto-60 5.271 años Gamma<br />
Radón-222 3.82 días Alfa<br />
177
178<br />
Ejemplo de analogía <strong>del</strong> decaimiento<br />
radiactivo y vida media con dados<br />
1. Para un conjunto de 93 dados, se elige como “número fatal” el 4.<br />
2. Los datos obtenidos en tiradas sucesivas son:<br />
Número de tirada<br />
Número de dados<br />
que se retiran<br />
o materia emitida<br />
Pedro Josué Lara Granados<br />
“n” tiradas de dados. Dados “emitidos” en cada tirada.<br />
Número de dados<br />
que permanecen<br />
o materia existente<br />
0 0 93<br />
1 14 79<br />
2 8 71<br />
3 13 58<br />
4 6 52<br />
5 12 40<br />
6 8 32<br />
7 5 27<br />
8 4 23<br />
9 2 21<br />
10 3 18<br />
11 5 13<br />
12 1 12
Número de tirada<br />
Número de dados<br />
que se retiran<br />
o materia emitida<br />
Número de dados<br />
que permanecen<br />
o materia existente<br />
13 1 11<br />
14 2 9<br />
15 0 9<br />
16 1 8<br />
17 1 7<br />
18 0 7<br />
19 1 6<br />
20 1 5<br />
21 0 5<br />
22 2 3<br />
23 1 2<br />
24 0 2<br />
25 1 1<br />
3. La gráfica de los datos, donde es posible apreciar el ajuste con la línea de tendencia<br />
exponencial y la ecuación correspondiente, N(t) = N₀e -lt , es:<br />
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