Radiactividad y estadística nuclear

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EXPERIMENTO

RADIACTIVIDAD Y ESTADÍSTICA NUCLEAR

Moisés A. Inga Chucos
moisesinga@unimetrosac.com
Laboratorio de Física Intermedia, Escuela de Ingeniería Física FC – UNI
Agosto – Setiembre 2010

Se realizó un estudio experimental para determinar la naturaleza estadística asociada al decaimiento radiactivo. Para ello se utilizó un detector Geiger-Müller. Se llevó a caboun estudio de la radiación ambiental así como el de una fuente radioactiva (Ra-226). Se comprobó la dependencia del decaimiento radiactivo en función de la distancia contador-fuente. Efecto del campo magnético sobre radiación y estudio de la retrodispersión de rayos beta.

Abstract
An experimental study was realized to determine the statistical nature associated with theradioactive decay. For it there was in use a detector Geiger-Müller. There was carried out a study of the environmental radiation as well as that of a radioactive source (Ra-226). There verified the dependence of the radioactive decay depending on the distance sensor-source. Effect of the magnetic field on radiation and study of the retrodispersión of beams beta.

Introducción

Eldecaimiento individual de un núcleo o átomo es un proceso estocástico. La emisión de fotones, por ejemplo se realiza en forma aleatoria, emitiendo radiación en dirección y tiempos no predecibles microscópicamente. No obstante cuando tenemos un ensamble macroscópico (>1012) de átomos que decaen, se puede determinar el número promedio de decaimientos en una dada dirección. Determinaciones sucesivasdel número
de cuentas, emitidas por una fuente radioactiva en un dado intervalo de tiempo, no darán exactamente el mismo resultado. Esta falta de definición o determinismo, es una de las características intrínseca del proceso radioactivo. Los valores obtenidos estarán distribuidos alrededor de un cierto valor medio y también presentarán una dispersión alrededor de este promedio. El objetivo deeste experimento es precisamente estudiar la naturaleza de la distribución estadística asociada al decaimiento radioactivo.

Nota sobre la distribución de Poisson: esta es una distribución de probabilidad discreta. Esto es un experimento aleatorio en que los resultados posibles son el conjunto de los números naturales. La probabilidad que la variable aleatoria tome el valor n esta dada por lafunción de distribución siguiente (de Poisson):

[pic] (1)

donde λ es un parámetro característico de esta distribución con las siguientes propiedades:
[pic] (2)

La varianza de la distribución en este caso viene dada por:
[pic] (3)

siendo σ la desviación estándar. La probabilidad de Poisson es máxima para [pic]. Esta distribución deprobabilidad no es simétrica con respecto al valor medio [pic].
De modo que λ (= ) es el valor medio de la variable aleatoria n, o sea el momento de primer orden de la distribución. En términos de experimento en estudio, λ representaría el número medio de cuentas en el intervalo de tiempo de observación.
Desarrollo Experimental y Resultados

I. Estudio de la Radiación ambiental de fondoPara obtener la medición de la radiación de fondo, se dispuso un sistema de adquisición de datos con el equipo LEYBOLD 559 430, como se esquematiza en la Fig. 1. El detector consistió de un contador G-M con interfase a la PC. Este detector se utiliza para detectar la radiactividad. Es una sección cilíndrica, cuya pared interna es conductora y posee un hilo conductor en el eje del cilindro. Unextremo del cilindro posee una ventana de mica la cual permite el paso de la radiación. El tubo está lleno con gas a baja presión (90% Argón, 10% etanol). El contador opera bajo un potencial continuo aplicado entre el hilo central y la pared conductora.

[pic]

Figura 1 – Esquema del dispositivo utilizado

La radiación provoca la ionización de los átomos del gas, que se separan en...
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