Ejercicio resuelto de Física nuclear · Física · 2020

Enumere los principales tipos de radiación que se pueden producir en una desintegración radiactiva; exponga la ecuación del proceso de desintegración e indique la partícula asociada y sus características para cada uno de ellos.

En una desintegración radiactiva se producen tres tipos principales de radiación, que se distinguieron precisamente por cómo se desvían en un campo magnético: la alfa poco hacia un lado, la beta mucho hacia el otro y la gamma nada en absoluto.





$\textbf{Radiación } \boldsymbol{\alpha}\textbf{.}$

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

La partícula asociada es un núcleo de helio, formado por dos protones y dos neutrones. Tiene carga $+2e$ y una masa relativamente grande, unas cuatro unidades. Por eso es la más ionizante de las tres y, a la vez, la menos penetrante: la detiene una hoja de papel o unos centímetros de aire. Al emitirla, el núcleo pierde cuatro unidades de número másico y dos de número atómico.

$\textbf{Radiación } \boldsymbol{\beta^{-}}\textbf{.}$

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

La partícula asociada es un electrón creado en el propio núcleo cuando un neutrón se convierte en un protón. Tiene carga $-e$ y una masa casi despreciable. Su poder de penetración es intermedio, la detiene una lámina de aluminio de unos milímetros, y su poder de ionización es menor que el de la alfa. El número másico no cambia y el atómico sube una unidad. Junto al electrón se emite un antineutrino, que es lo que hace que el espectro de energías sea continuo.

$\textbf{Radiación } \boldsymbol{\gamma}\textbf{.}$

${}^{A}_{Z}\text{X}^{*}\rightarrow{}^{A}_{Z}\text{X}+\gamma$

No es una partícula material, sino radiación electromagnética de longitud de onda muy corta, es decir, fotones muy energéticos. No tiene carga ni masa, así que no se desvía en los campos eléctricos ni magnéticos y no cambia ni el número másico ni el atómico. Es la más penetrante, y hacen falta espesores considerables de plomo o de hormigón para atenuarla, aunque es la que menos ioniza. Suele acompañar a las otras dos: el núcleo hijo queda excitado y se desexcita emitiendo un fotón gamma.

Existe además la emisión $\beta^{+}$, de positrones, en la que un protón se convierte en un neutrón y el número atómico BAJA una unidad:

${}^{A}_{Z}\text{X}\rightarrow{}^{A}_{Z-1}\text{Y}+{}^{0}_{+1}\text{e}+\nu$