sábado, 2 de agosto de 2008

Alfa, beta, gamma y neutrones

Si la materia no es estable, si los versos "cambia, todo cambia" se aplican también a los átomos (o, mejor dicho, a los núcleos de los átomos), podemos preguntarnos:

¿cómo sucede que los átomos se transforman?
          
Los nucleidos "estables", es decir aquellos que están sobre la línea de estabilidad en la carta de nucleidos, tienen aproximadamente la misma cantidad de protones que de neutrones (si nos fijamos bien en la carta, podemos notar que tienen en realidad un poco más de neutrones que de protones, sobre todo si son átomos muy pesados). Los que están fuera de la línea de estabilidad son "inestables" y tienden a transfomarse en otros nucleidos más estables, a través de diferentes mecanismos conocidos como decaimientos radiactivos. Estos procesos son espontáneos, es decir que suceden naturalmente, y se llevan a cabo a través de la emisión de diferentes partículas ( a veces llamadas rayos ), de acuerdo a las características de los diferentes núcleos.
          
Consideremos los diferentes decaimientos, de acuerdo a las características de los núcleos inestables o radiactivos:


            Radiación beta negativa: Si hay un exceso de neutrones (es decir, en el núcleo hay más neutrones que los que tienen los isótopos estables del elemento considerado), la situación se haría más estable si se pudiera emitir un neutrón. Sin embargo, lo más frecuente es que ese exceso de neutrones se equilibre mediante un mecanismo combinado que consiste en "transformar" al neutrón en un electrón y un protón. El protón se conserva en el núcleo en tanto que se emiten dos partículas: el electrón y una partícula sin carga eléctrica y de masa muchísimo menor que la del electrón, el neutrino. Al electrón emitido en esta situación se lo denomina partícula beta negativa (beta -). El nuevo núcleo tiene, entonces, un neutrón menos y un protón más. Esto es más efectivo que la emisión del neutrón únicamente, ya que el núcleo no sólo pierde un neutrón sino que gana además un protón, compensando mejor el exceso de neutrones.

      Radiación beta positiva: Si hay un exceso de protones respecto de la línea de estabilidad en el núcleo se hace más estable a través de la transformación de un protón en un neutrón y un positrón (electrón con carga positiva), abandonando este último el átomo. Al positrón se lo llama partícula beta positiva (beta +). El nuevo núcleo tiene, entonces, un protón menos y un neutrón más. 

     Radiación alfa: Otra manera de perder ese exceso de protones es emitiendo una partícula alfa, compuesta por dos protones y dos neutrones fuertemente unidos (la partícula alfa es un núcleo de helio). Como resultado, el núcleo pierde dos protones y dos neutrones.
          
Si bien las dos últimas formas sirven para "corregir" el exceso de carga eléctrica positiva, la primera de ellas es la más efectiva cuando los núcleos son livianos ó pesados (masa atómica menor que 200), mientras que la segunda es la que predomina en los núcleos muy pesados (A > 200).
          
Al formarse un nuevo núcleo, como consecuencia de uno o varios de los procesos anteriores, éste puede decaer también a un estado aún más estable (es decir, fundamental) sin variar su número de protones y neutrones, sino a través de la emisión de ondas electromagnéticas de alta energía: los rayos gamma.
          
Los decaimientos "beta+", "beta -" y "alfa" siempre dan lugar a elementos distintos que el que realizó la emisión, pues involucran cambios en la carga eléctrica del núcleo, la cual caracteriza los elementos.
          
El decaimiento gamma es algo distinto, no hay transformación de un nucleido en otro, sino que el núcleo pierde energía nuclear que tenía almacenada en exceso emitiendo un fotón. La radiación gamma no es otra cosa que luz, cuyas partículas tienen mucha más energía que la luz visible, y no las podemos ver.
          
Como consecuencia de la emisión de una partícula cargada el nucleido se transforma en otro nucleido que está ubicado próximo a él en la carta de nucleidos.
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