T6: Física nuclear · Radiactividad — FISICA PEvAU Andalucía 2018

T6: Física nuclear

Radiactividad

Teoría

2018 · Ordinaria · Suplente

4A-a

a) Describa los procesos radiactivos alfa, beta y gamma.

Emisiones radiactivasAlfaBeta+1

Procesos radiactivos: alfa, beta y gamma

a) Descripción de los procesos radiactivos

1. Desintegración Alfa (α)

En la desintegración alfa, un núcleo inestable emite una partícula alfa, que es un núcleo de helio-4, compuesto por 2 protones y 2 neutrones.

\alpha = \,^4_2\text{He}

El núcleo hijo tiene un número atómico Z disminuido en 2 y un número másico A disminuido en 4 respecto al núcleo padre:

^A_Z X \rightarrow \,^{A-4}_{Z-2} Y + \,^4_2 \text{He}

Las partículas alfa tienen un poder de penetración muy bajo (se detienen con unos pocos centímetros de aire o una hoja de papel), pero un elevado poder ionizante. Son emitidas con energías discretas y bien definidas.

2. Desintegración Beta (β)

Existen dos tipos de desintegración beta:

β⁻ (beta negativa o electrónica): Un neutrón del núcleo se transforma en un protón, emitiéndose un electrón (

e^-

) y un antineutrino electrónico (

\bar{\nu}_e

). El número atómico aumenta en 1, mientras que el número másico no varía:

^A_Z X \rightarrow \,^{A}_{Z+1} Y + e^- + \bar{\nu}_e

β⁺ (beta positiva o positrónica): Un protón del núcleo se transforma en un neutrón, emitiéndose un positrón (

e^+

) y un neutrino electrónico (

\nu_e

). El número atómico disminuye en 1, mientras que el número másico no varía:

^A_Z X \rightarrow \,^{A}_{Z-1} Y + e^+ + \nu_e

Las partículas beta tienen mayor poder de penetración que las alfa (pueden atravesar unos milímetros de aluminio), pero menor poder ionizante. A diferencia de las partículas alfa, se emiten con un espectro continuo de energías, ya que esta se reparte entre el electrón (o positrón) y el neutrino.

3. Emisión Gamma (γ)

La emisión gamma no es en sí misma una desintegración nuclear (no cambia ni Z ni A), sino que acompaña frecuentemente a las desintegraciones alfa y beta. Tras una desintegración, el núcleo hijo puede quedar en un estado excitado y, al relajarse hasta su estado fundamental, emite fotones de muy alta energía denominados rayos gamma ( $\gamma$ ):

^A_Z X^* \rightarrow \,^A_Z X + \gamma

Los rayos gamma son radiación electromagnética de muy alta frecuencia y energía. Tienen el mayor poder de penetración de los tres tipos de radiación (requieren varios centímetros de plomo o varios metros de hormigón para ser absorbidos), pero el menor poder ionizante. Se emiten con energías discretas y bien definidas, características de cada transición nuclear.

Resumen comparativo

Partícula alfa (α): carga

+2e

, masa = 4 u, bajo poder de penetración, alto poder ionizante. Cambia:

A-4

Z-2

.Partícula beta (β): carga

\pm e

, masa

\approx 0

, poder de penetración intermedio, poder ionizante intermedio. Cambia:

A

igual,

Z \pm 1

.Radiación gamma (γ): sin carga, sin masa en reposo, alto poder de penetración, bajo poder ionizante. No cambia ni

A

Z