Fisica General Burbano

RADIACTIVIDAD NATURAL 735
A
Z
A 0
Z − 1 1
X → Y + e
(2)
por ejemplo:
13
7
13
6
+ +
0
1
N → C+ b ( b ≡ e)
Por aumentar la razón N/Z será ésta la forma de desintegración de los núcleos que se encuentran
por debajo de la zona de estabilidad (Fig. XXX-16). El proceso de captura electrónica (Fig.
XXX-16) obedece la ecuación:
A
Z
0
−1
A
Z − 1
X + e → Y
(3)
MUESTRA PARA EXAMEN. PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN. COPYRIGHT EDITORIAL TÉBAR
El espectro de energías de las partículas b emitidas por un material radiactivo no es discreto
como el de las partículas a, sino que presenta una distribución continua entre cero y un valor máximo
igual a la energía de desintegración, es decir, a la diferencia de energías de enlace de los núcleos
padre e hijo.
Puesto que muchas partículas b son emitidas con energía menor que la de desintegración, parece
que hay una perdida de energía que viola el principio de conservación. Para explicar esta desaparición
de energía se pensó en principio que todas las partículas b son emitidas con la energía
máxima y que en su paso a través de la muestra emisora le cedían a esta, en mayor o menor grado,
parte de esa energía. Cálculos calorimétricos demostraron que esto no era así.
Esta situación la resolvió Pauli, en 1930, postulando la existencia de una partícula adicional
que se emite junto con la partícula b. Esta partícula nueva debía ser neutra para cumplir con la
conservación de la carga, y tener una masa nula o muy pequeña puesto que la masa inicial estaba
esencialmente contenida en las dos partículas producto de la desintegración. Además la conservación
del momento angular exige que su spin sea 1/2. Por estas razones, el físico italiano Enrico Fermi
le dio el nombre de NEUTRINO (neutrón pequeño).
Hay dos tipos de neutrinos asociados con la desintegración b, el neutrino electrónico (n) y el
antineutrino electrónico () n . Las propiedades de ambos, carga nula y masa muy pequeña o nula,
hicieron que su observación no se verificase hasta 26 años después de que se postulase su existencia.
Las expresiones (1), (2), y (3) deben ser escritas ahora de la forma:
A
Z
Puesto que en el núcleo no existen electrones ni positrones, en una desintegración beta deben producirse
a partir de los nucleones. Los procesos se escriben:
Es importante señalar que la pérdida de masa en este segundo proceso es positiva, en unidades de
energía vale 0,78 MeV; por ello el neutrón fuera del núcleo no es estable y se desintegra en las
partículas indicadas.
XXX – 15. Ley de las transmutaciones radiactivas (Rutherford)
El número de átomos de un elemento radiactivo que se desintegra por unidad de tiempo es
proporcional al número total de tales átomos existentes en la muestra de material.
N = número de átomos sin desintegrar.
dN = número de átomos que se desintegran en el tiempo dt.
l = tanto por 1 de átomos desintegrados en cada unidad de tiempo (constante radiactiva).
El signo menos indica que, con el tiempo, disminuye el número de átomos de la especie estudiada.
La formula anterior se puede expresar: dN/N = – l dt cuya integración conduce a:
ln N = –l t + ln K
Si en el instante inicial el número de átomos sin desintegrar es N 0
: ln N 0
= ln K la fórmula anterior
se transforma en: ln N = –l t + ln N 0
⇒ ln N/N 0
= –l t
o bien:
A
A
A +
A 0
Z + 1 Z
Z − 1 Z −1
X → Y + b + n X → Y + b + n X + e → Y + n
+
p → n+ b + n n → p + b + n
dN
dt
=−l N
− l
N = N e t
«Cuando el tiempo crece en progresión aritmética el número de átomos del elemento radiactivo
original, disminuye en progresión geométrica».
Tanto las expresiones anteriores como las magnitudes que se definen a continuación, tienen
sentido solamente si se refieren a una cantidad de elemento radiactivo que contenga un gran número
de átomos. Nunca se puede predecir cuándo se va a desintegrar un núcleo dado; todos los
núcleos de la misma clase tienen exactamente la misma probabilidad de desintegrarse en el segundo
siguiente, sea cual sea su historia anterior.
0
A
Z − 1
(4)