Ejercicio resuelto de Física nuclear · Física · 2020

El carbono-14 (${}^{14}_{6}\text{C}$) 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:

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

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:

${}^{14}_{6}\text{C}\rightarrow{}^{14}_{7}\text{N}+{}^{0}_{-1}\beta^{-}+\bar\nu$

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.