Ejercicio resuelto de Física nuclear · Física · 2020

El carbono-14 (${}_6^{14}\text{C}$) es un emisor ${\beta }^{-}$. Escriba la ecuación de desintegración correspondiente a dicho elemento y describa brevemente el tipo de radiactividad asociado.

El carbono-14 es un emisor ${\beta }^{-}$, lo que significa que dentro de su núcleo un neutrón se transforma en un protón, emitiendo un electrón y un antineutrino:

${}_0^1\text{n}\to {}_1^1\text{p}+{}_{-1}^0\text{e}+\bar{\nu }$

Aplicando la conservación del número másico y del número atómico, el número de nucleones no cambia y el número atómico sube una unidad, de modo que el carbono se convierte en nitrógeno:

${}_6^{14}\text{C}\to {}_7^{14}\text{N}+{}_{-1}^0{\beta }^{-}+\bar{\nu }$

Sobre el tipo de radiactividad asociado, conviene destacar lo siguiente.

La partícula emitida es un ELECTRÓN, con carga $-e$ y la masa del electrón. No es un electrón de la corteza: se crea en el propio núcleo en el momento de la desintegración, y por eso su número másico es cero.

Como tiene carga, la radiación ${\beta }^{-}$ SE DESVÍA en los campos eléctricos y magnéticos, en sentido contrario a como lo hacen las partículas alfa.

Su poder de PENETRACIÓN es intermedio: atraviesa el papel y varios metros de aire, pero la detiene una lámina de aluminio de unos milímetros. Su poder de IONIZACIÓN también es intermedio, bastante menor que el de la radiación alfa.

A diferencia de la alfa, la energía de las partículas beta no es un valor único, sino que forma un espectro continuo. La explicación es precisamente el antineutrino: la energía liberada se reparte entre las dos partículas de todas las formas posibles.

El carbono-14 tiene un periodo de semidesintegración de unos 5730 años, y esa es la base de la datación por radiocarbono de restos orgánicos.