T6: Física nuclear · Radiactividad — FISICA PEvAU Andalucía 2022

Radiactividad

Teoría

2022 · Ordinaria · Suplente

D2-a

a) i) Explique qué es un proceso radiactivo. ii) Describa los principales procesos radiactivos que existen en la naturaleza.

Desintegración radiactivaEmisión alfaEmisión beta+1

a) i) Un proceso radiactivo es la desintegración espontánea de núcleos atómicos inestables, liberando energía y partículas para transformarse en núcleos más estables. Este fenómeno se produce cuando la relación entre el número de neutrones y protones en el núcleo no es óptima, lo que lo hace energéticamente inestable. Durante la desintegración, el núcleo emite radiación en forma de partículas (como partículas alfa o beta) y/o energía electromagnética (como rayos gamma). La radiactividad es un proceso intrínseco al núcleo y no se ve afectado por condiciones externas como la temperatura o la presión.ii) Los principales procesos radiactivos que existen en la naturaleza son:

• Decaimiento Alfa ( $\alpha$ ): Consiste en la emisión de una partícula alfa, que es un núcleo de helio ( $^4_2\text{He}$ ), compuesto por dos protones y dos neutrones. Este proceso ocurre en núcleos pesados que tienen demasiados protones y neutrones. Al emitir una partícula alfa, el número másico (A) del núcleo padre disminuye en 4 unidades y su número atómico (Z) disminuye en 2 unidades, transformándose en un nuevo elemento. La ecuación general para el decaimiento alfa es:

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

• Decaimiento Beta ( $eta^-$ ): En este proceso, un neutrón del núcleo se transforma en un protón, un electrón (conocido como partícula beta negativa, $^0_{-1}\text{e}$ ) y un antineutrino electrónico ( $ar{\nu}_\text{e}$ ). Este tipo de decaimiento ocurre en núcleos que tienen un exceso de neutrones. El número másico (A) del núcleo no cambia, pero su número atómico (Z) aumenta en 1 unidad, formando un nuevo elemento. La ecuación general para el decaimiento beta-menos es:

^A_Z\text{X} \rightarrow ^A_{Z+1}\text{Y} + ^0_{-1}\text{e} + \bar{\nu}_\text{e}

• Decaimiento Gamma ( $\gamma$ ): Después de un decaimiento alfa o beta, el núcleo resultante a menudo se encuentra en un estado excitado (con un exceso de energía). Para alcanzar un estado de menor energía (más estable), el núcleo emite esta energía extra en forma de radiación electromagnética de alta frecuencia, conocida como rayo gamma ( $\gamma$ ). La emisión de rayos gamma no altera el número másico (A) ni el número atómico (Z) del núcleo, solo reduce su nivel de energía. La ecuación general es:

^A_Z\text{X}^* \rightarrow ^A_Z\text{X} + \gamma