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¿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 />

175


176<br />

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 />

179

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